Nanocapsules d'acide hyaluronique pour libération intracellulaire de médicaments anticancéreux

The main goal of this thesis has been the development of hyaluronic acid nanocapsules (HA NCs) as a multifunctional platform for the encapsulation and delivery of diverse anticancer drugs, such as hydrophobic drugs and hydrophilic biomolecules. The first step was the development of a spontaneous emulsification method, where HA NCs were formulated without the need of organic solvents, heat or high energy input, providing conditions for the incorporation of sensitive biomolecules while decreasing the environmental impact. Another advantage of this system is based on the use of a hydrophobically-modified HA derivative that allowed the preparation of HA NCs by hydrophobic interactions rather than electrostatic forces and thus, reducing the toxicity associated to the addition of a cationic surfactant as a counterion. Once formulated, HANCs had a size around 130 nm and a negative zeta potential about -20 mV. Moreover, these nanocapsules were markedly stable under storage conditions and diluted in human plasma, taking forward this system as a potential carrier for intravenous administration. The versatility of this nanocarrier was confirmed by the incorporation of different molecules : docetaxel, a cytostatic drug, was incorporated into the oil core, whereas anti-gasdermin B, a monoclonal antibody, was entrapped into the polymeric shell. Docetaxel was highly encapsulated, released in a sustained manner and its cytotoxicity in A549 lung cancer cell line was maintained. Finally, anti-gasdermin B was successfully associated to the polymeric shell of HA NCs and its intracellular delivery confirmed by confocal microscopy. Once inside the cell, anti-gasdermin B was able to escape the endosomal compartment and to target the intracellular protein gasdermin B, promoting an important decrease in the migratory and invasive behavior of HCC1954 breast cancer cell line. All these results highlight the potential of self-emulsifying HA NCs as multifunctional systems to transport diverse anticancer drugs, with special emphasisin the intracellular delivery of monoclonal antibodies, an ambitious challenge that could open new avenues to fight cancer.En esta tesis se describe el desarrollo de un nuevo método sostenible para la elaboración de nanocápsulas de ácido hialurónico (NCs HA) como una nueva estrategia para el tratamiento del cáncer. Estas nanocápsulas permiten la incorporación de diferentes moléculas terapéuticas, tanto hidrofóbicas como hidrofílicas, y promueven su liberación en el interior de las células tumorales. En primer lugar, se desarrolló un método de autoemulsificación para la preparación de las NCs HA sin el uso de disolventes orgánicos, temperatura o aplicación de energía. Estas condiciones son ideales para la incorporación de biomoléculas lábiles, así como para reducir el impacto medioambiental del proceso. Otra ventaja del sistema reside en el uso de un derivado de HA modificado hidrofóbicamente que permite la formulación de las nanocápsulas sin la adición de un tensoactivo catiónico, reduciendo así la posible toxicidad del sistema. Las NCs HA semantuvieran estables en condiciones de almacenamiento y tras su dilución en plasma, manteniendo un tamaño nanométrico (130 nm) y una carga superficial negativa (-20mV), lo que corrobora su potencial para administración intravenosa. La versatilidad de este nanosistema fue confirmada mediante la incorporación de diferentes moléculas : docetaxel, un fármaco citostático encapsulado en el núcleo oleoso, y anti-gasdermina B, un anticuerpo monoclonal asociado a la cubierta polimérica. El docetaxel fue eficazmente encapsulado, manteniendo su citotoxicidad en la línea celular de cáncer de pulmón A549, mostrando una liberación del sistema de un modo controlado. Finalmente, la anti-gasdermina B fue asociada de manera eficaz a la cubierta poliméricade las NCs HA y su liberación intracelular confirmada por microscopía confocal. Una vezen el interior de la célula, la anti-gasdermina B abandonó el compartimento endosomaly bloqueó de manera efectiva la proteína intracelular gasdermina B, promoviendo así una importante reducción de la migración e invasión de las células HCC1954 de cáncer de mama. Estos resultados ponen de manifiesto el potencial de las NCs HA, preparadas por auto-emulsificación, como sistemas multifuncionales para transportar diversos fármacos, con especial énfasis en la liberación intracelular de anticuerpos monoclonales,una estrategia ambiciosa en la lucha contra el cáncer.Cette thèse de doctorat avait pour principal objectif le développement d’une méthode viable pour la formulation de nanocapsules d’acide hyaluronique (NCs HA) à des fins d’incorporation et de libération intracellulaire d’agents anticancéreux. La première étape de ce travail a visé le développement d’une méthode d’émulsion spontanée dans laquelle les NCs HA ont été formulées sans avoir recours à des solvants organiques, ni à un travail à haute température ou à un apport énergétique élevé, ce qui fournit des conditions optimales pour l’incorporation de biomolécules sensibles tout en diminuant l’impact environnemental. Un autre avantage de ce système est basé sur l’utilisation d’un dérivé de l’acide hyaluronique modifié hydrophobiquement, ce qui permet la formulation de NCs HA par des interactions hydrophobes, réduisant ainsi la toxicité due à l’addition d’un surfactant cationique. Une fois formulées, les NCs HA étaient caractérisées par une taille de 130 nm et un potentiel zeta négatif de -20 mV. La versatilité de ce nanotransporteur a été confirmée par l’incorporation de différentes molécules : le docétaxel, un agent cytostatique, a été incorporé au sein du coeur huileux, tandis que l’anti-gasdermin B, un anticorps monoclonal, a été piégé au sein de l’enveloppe polymérique. Le taux d’encapsulation du docétaxel était élevé, sa libération contrôlée et sa cytotoxicité maintenue sur la lignée cellulaire A549 de cancer du poumon. Enfin, l’anti-gasdermin B a été associée avec succès à l’enveloppe polymérique de NCs HA et, une fois à l’intérieur de la cellule, l’anti-gasdermin B était capable d’échapper au compartiment endosomal et d’effectivement cibler la protéine intracellulaire gasdermin B, entraînant une importante diminution du comportement migratoire et invasif des cellules de la lignée HCC1954 de cancer du sein. Tous ces résultats mettent en évidence le potentiel de NCs HA auto-émulsifiées en tant que systèmes multifonctionnels pour transporter divers agents anticancéreux, en particulier pour la libération intracellulaire d’anticorps monoclonaux, une approche ambitieuse qui pourrait passer au premier plan parmi les stratégies innovantes dans la lutte contre le cancer