Le TNF-α est une cytokine pro-inflammatoire jouant un rôle délétère dans de nombreuses pathologies. Nous nous sommes intéressés à l'inhibition du TNF-α à l'aide de variants du récepteur soluble de type I du TNF-α (hTNFR-Is) administrés par thérapie génique non virale. Trois variants ont été étudiés: un monomère hTNFR-Is, correspondant au récepteur soluble physiologique, une protéine chimérique hTNFR-Is/mIgG1, dont l'efficacité par administration protéique est reconnue, et une forme dimérique obtenue par association de deux fragments hTNFR-Is à l'aide d'un espaceur polyglycine. La vectorisation des plasmides codant ces variants a été étudiée par différentes voies afin d'obtenir un effet systémique (électrotransfert intramusculaire, greffe de cellules autologues), ou un effet local (électrotransfert intra-articulaire (genou de souris), électrotransfert intra-oculaire). L'électrotransfert intramusculaire permettait d'obtenir une expression de protéine à long terme (supérieure à 6 mois) et dose-dépendante. La protéine chimérique était très stable dans la circulation, et était sécrétée à un taux élevé. Cette procédure n'induisait pas de réponse immune contre la protéine transgénique. Nous avons démontré l'obtention, par électrotransfert intra-articulaire, d'une expression dosedépendante du transgène durant deux semaines. Le passage de la protéine dans la circulation était faible, ce qui était l'objectif de cette approche locale. Aux fortes doses, une réponse immune contre la protéine chimérique était observée. Nous avons montré la faisabilité de l'électrotransfert dans un muscle lisse, le muscle ciliaire de l'œil. L'expression obtenue était uniquement localisée dans le muscle ciblé, et la procédure était sûre (pas d'inflammation ni de dommages observables). L'expression du transgène était supérieure à un mois, sans passage de la protéine dans la circulation. L'électrotransfert intramusculaire de variants du hTNFR-Is était efficace (forme chimérique principalement) dans un modèle de polyarthrite rhumatoïde (arthrite expérimentale au collagène) sur les signes cliniques et histologiques de la maladie, par un unique électrotransfert à l'apparition des signes cliniques de la maladie. La comparaison de ce traitement à l'injection répétée de protéine recombinante illustrait la potentialité d'une approche par thérapie génique, de part son efficacité à long terme. Les approches locale et cellulaire restent à tester dans ce modèle. L'électrotransfert intramusculaire de plasmide codant les hTNFR-Is ne permettait pas d'améliorer la récupération des fonctions motrices après un traumatisme crânien, dans un modèle murin, même si la protéine était détectée dans le cerveau, et capable d'inhiber le TNF-α. Ces résultats sont cependant très préliminaires. L'électrotransfert intra-oculaire du plasmide codant la forme chimérique hTNFR-Is/mIgG1 permettait d'inhiber efficacement les signes cliniques et histologiques dans un modèle expérimental d'uvéite (uvéite expérimentale aux endotoxines). Nos résultats mettent en évidence l'efficacité de l'électrotransfert pour délivrer un gène thérapeutique et obtenir une production locale ou systémique (selon la stratégie utilisée) de protéine thérapeutique. Nos résultats illustrent le potentiel de nouvelles cibles (articulation, muscle lisse de l'œil) pour cette technologie, ce qui est encourageant pour l'application future de l'électrotransfert à d'autres tissus/organes cibles et à d'autres pathologies.

La perméabilisation cellulaire par l'intermédiaire de champs électriques est une des méthodes les plus sures pour le transfert de gènes et de molécules d'intérêt. La découverte des effets intra-cellulaires d'un nouveau type d'impulsions électriques - les nanopulses - a ouvert de nouvelles perspectives à l'application des impulsions électriques au vivant. La mise au point de nouveaux outils est indispensable avant de pouvoir appliquer ces techniques à l'homme. Aussi, notre but a été de mettre au point des systèmes d'exposition de cellules à ces impulsions et de montrer que de nouvelles applications thérapeutiques étaient possibles, en particulier en cancérologie. Une nouvelle méthode d'exposition de cellules ou de tissus basée sur l'utilisation d'électrodes isolées a été proposée permettant d'éviter tout risque de contamination ou brûlure électrochimique. A l'aide de cette nouvelle méthode, des expériences in vitro puis in vivo ont pu être menées et confirment la possibilité d'augmenter d'un facteur 3 à 6 la production de luciférase après un électrotransfert de ce gène. Enfin, l'exposition de tumeurs à ces impulsions en présence de bléomycine a permis d'obtenir des régressions tumorales complètes. Nous avons aussi conçu un biomicrosystème permettant d'étudier les effets de telles impulsions à l'échelle cellulaire sous microscope s'intégrant comme terminaison adaptée dans la chaîne d'exposition. L'ensemble des résultats présentés dans cette thèse montre qu'il est possible d'envisager l'utilisation de ces impulsions comme nouvel outil thérapeutique dans le traitement de cancers ou en thérapie génique.

L'électrotransfert est une solution prometteuse aux problèmes posés par les méthodes de transfert virales, aussi bien en termes d'applications thérapeutiques qu'en tant qu'outil de recherche. Cependant des progrès doivent encore être réalisés pour augmenter l'efficacité de transfection dans les divers types cellulaires, pour améliorer la connaissance des mécanismes impliqués ainsi que pour confirmer l'innocuité de l'électrotransfert. Dans une étude préliminaire, nous avons démontré que l'efficacité de transfert par injection locale d'ADN seule augmentait avec la vitesse d'injection, impliquant probablement de l'endocytose médiée par récepteur, mais aussi une faible perméabilisation membranaire. Nous avons ensuite confirmé in vivo le rôle perméabilisant des impulsions courtes de fort voltage (HVs) et le rôle électrophorétique des impulsions longues de bas voltage (LVs), lors de l'électrotransfert. Nous avons aussi montré l'influence d'un délai entre le HV et le LV sur l'efficacité et la toxicité des impulsions électriques appliquées. Notre étude de l'impulsion HV semble montrer également que le tissu n'a pas besoin d'être complètement perméabilisé dans le cadre de l'électrotransfert. Nous avons aussi pu confirmer in vivo que plus les cellules du tissu étaient petites, plus le champ électrique à appliquer pour le HV devait être fort, conformément à l'équation de Schwan :

L'électrotransfert est une technique de transfert de gène in vivo, permettant une expression<br />élevée du transgène dans un grand nombre de tissus. Dans ce contexte, nous avons utilisé l'imagerie<br />optique pour optimiser différents protocoles d'électrotransfert dans le muscle et la peau.<br />Nous avons développé un système de régulation de l'expression des gènes combinant le système<br />de régulation répressible à la tétracycline Tet-Off et une stratégie antisens. Nous avons examiné<br />le potentiel de l'électrotransfert d'ADN plasmidique pour l'obtention d'anticorps neutralisants à<br />haut titre contre les toxines botuliques A, B et E. Les animaux immunisés avec des plasmides<br />codant les fragments immunogènes des toxines expriment de façon endogène ces fragments de<br />toxines, qui servent d'antigènes et déclenchent une réponse immune. Nous avons finalement étudié<br />l'état de méthylation de l'ADN plasmidique après injection et électrotransfert dans le muscle<br />squelettique et sa possible intégration dans le génome.