Conception de nanoparticules hybrides liposome/polymer pour la délivrance de molécules hydrophiles

La nanomédicine est l'application des nanotechnologies pour la santé. Ces particules de taille dans le domaine des nanos sont utilisées comme systèmes de délivrance de substances actives, d'agents d'imagerie ou comme potentialisateur de thérapies existantes, comme la radiothérapie. Cette thèse s'inscrit dans le cadre de nanoparticules pour la délivrance de principe actif. Les liposomes sont les premiers nanomédicaments qui ont été acceptés par la Food and Drug Administration pour une utilisation humaine. Ces transporteurs constitués de phospholipids naturels ont la possibilité de transporter des molécules hydrophiles et lipophiles, néanmoins ils possèdent quelques désavantages comme la libération rapide de molécules hydrophiles. Afin d'améliorer la rétention de molécules hydrophiles dans ces transporteurs, l'objectif de cette thèse a été de concevoir des liposomes avec un coeur liquide plus visqueux que celui de liposomes conventionnels. Nous avons choisi d'utiliser des excipients acceptables pour la clinique, et avons utilisé le poloxamère P407 afin de densifier le coeur aqueux de ces nano-objets. Le travail de cette thèse a consisté à étudier la préparation de ces liposomes hybrides afin d'obtenir des objets peu polydisperses, de démontrer que le coeur des liposomes obtenus était en effet plus dense que ceux de liposomes non polymériques et d'évaluer l'encapsulation et la libération de trois sortes de molécules modèles de taille différente. Dans un premier temps, une revue de la littérature sur les nanogels a été réalisée. Après sélection des constituants, une méthode de caractérisation de poloxamères a été mise au point par calorimétrie. Puis, trois méthodes de préparation de ces liposomes hybrides ont été comparées, l'hydratation d'un film lipidique, la précipitation anti-solvent manuelle et automatisée. Cette étude a démontré que la méthode de préparation par pousse seringue mise en place au cours de cette thèse était plus efficace pour former des particules homogènes. Enfin, l'encapsulation et la libération de rhodamine, doxorubicine et siRNA ont ainsi été étudiées. Nous avons montré que la libération de rhodamine et doxorubicine était ralentie lorsque ces molécules était encapsulée dans des liposomes hybrides non chargés. Pour l'encapsulation de siRNA, nous avons eu recours à des liposomes hybrides positivement chargés par association de lipids ou polymers cationiques dans la formulation. Ces dernières formulations ont montré qu'elles pouvaient induire l'extinction de la green fluorescent protein exprimées par des cellules endothéliales en culture 2D ou sur microchip.Nanomedicine is the application of nanotechnology for health. These particles in the nanosize range are used as drug delivery tools, diagnostic agents or enhancers of therapies. This thesis is part of the drug delivery strategies using organic compounds with low toxicity to serve as nanocarriers. Liposome is the first nanocarrier approved by the FDA to deliver doxorubicin. This phospholipid based nano-carrier has the potential to carry hydrophilic and lipophilic drugs, but it also possesses some disadvantages like drug leakage in particular of small hydrophilic drugs. To cope with these limitations, we have designed a Hybrid liposome/polymer (HLP), made with a lipidic shell and a poloxamer core. The idea behind this replacement of the aqueous core with a polymeric core was to improve its features, in particular to increase the core viscosity in order to make it suitable to a wide range of drugs. During the thesis, various methods were applied to possibly prepare homogeneous hybrid nanoparticles, comparing the thin film hydration, manual and automatized ethanolic injection method using the syringe pump technique. The physio-chemical characterization of these nanoparticles were achieved by transmission electron microscopy, dynamic light scattering, nanoparticle tracking analysis, tunable resistive pulse sensing, densitometry and thermal analysis. The results revealed that the size of nanoparticles were within the range of 100 to 200 nm and PDI within the range of 0.1 to 0.3. Differential scanning calorimetry and colorimetric assay confirmed the presence of poloxamer inside the liposome shell. Various molecules were encapsulated in order to evaluate the range of molecular size drugs which could benefit from this technology. Encapsulation of Rhodamine, Doxorubicin and siRNA was evaluated. Non-ionic HLP was designed for the encapsulation of rhodamine and doxorubicin, which presented slow release, whereas positively charged HLP were conceived to encapsulate siRNA. siRNA activity against GFP expression was tested on endothelial cells seeded in 96 well plate and 3D micro-chip, in the presence and absence of TNF-a. The HLP encapsulating siRNA downregulated the GFP expression in the absence of TNF-a when compared to controls. Convincingly, the delay was observed in release of rhodamine and doxorubicin encapsulated in non-ionic HLP and on the other hand the cationic HLP formulation proved to be good candidate for siRNA delivery. To conclude, we conceived and obtained during this PhD, liposomes with thickened core and showed that they were able to allow a slower release of small hydrophilic drugs as regard to liposomes. During this PhD, we also found a novel method to characterize poloxamer by thermal analysis, and we showed that our homemade tubing system coupled with a syringe pump apparatus achieved reproducible, precisely controlled production of the HLP formulation which can be scaled up