Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

La plupart des pathologies, qu'elles soient d'origine génétique ou non trouvent leur origine dans l'altération structural et/ou fonctionnelle de protéines d'intérêt. L'agrégation, la glycation et l'oxydation constituent les principaux types de modification protéique fréquemment observées dans de nombreuses maladies tels que le diabète, l'athérosclérose ou encore les maladies neurodégénératives. Généralement, l'altération des activités biologiques de ces protéines est étroitement corrélée avec ses changements conformationnels et structuraux. L'albumine représente la protéine circulante la plus abondante et constitue le plus important antioxydant du plasma sanguin susceptible d'être exposée à un stress glycoxydant accru, et aboutir à la formation de Produits Avancés de Glycation (AGEs) dont les effets peuvent être néfastes au niveau cellulaire et tissulaire. Dans cette étude, je me suis intéressé à l'effet de trois types d'altérations, que sont l'agrégation, la glycation et l'oxydation, sur la structure, le statut redox et l'activité antioxydante de l'albumine ainsi que l'incidence de cette protéine modifiée sur la physiologie de différentes lignées cellulaires. Au cours de ce travail, j'ai abordé les quatre points suivants : 1. Afin de mieux comprendre l'impact de ces processus altératifs sur les propriétés antioxydantes de l'albumine, j'ai étudié, en utilisant des techniques de la Biochimie et de la Biophysique, les modifications structurales de la protéine soumise successivement à la glycation, l'agrégation et aux deux processus simultanément. 2. J'ai mis en évidence et identifié des cibles protéiques sensibles à l'oxydation au niveau d'adipocytes matures humains incubés en présence d'albumine bovine glycoxydée in vitro. 3. J'ai effectué une comparaison de l'action différentielle des modèles in vitro de d'AGEs préparés à partir de l'albumine d'origine bovine ou humaine au niveau de monocytes THP1. 4. Enfin, afin de valider les caractéristiques structurales et biologiques obtenues à partir de nos modèles in vitro d'AGEs dérivés de l'albumine, j'ai étudié sur des modèles purifiés à partir de plasmas de sujets, l'état structural, redox et antioxydant de l'albumine altérée in vivo. Les résultats obtenus lors de ce travail permettent de mettre en avant l'importance de la structure native de la plus abondante des protéines circulantes sur l'intégrité de ses fonctions biologiques et en particulier sur son activité antioxydante. Également, cette étude apporte un nouvel éclairage sur l'implication de l'albumine altérée dans de nombreux désordres métaboliques tels que le diabète.

Des biomolécules telles que les protéines et les acides nucléiques sont d'un grand intérêt dans l'immunothérapie, la thérapie génique tels que des cancers, le traitement de SIDA, les troubles auto-immuns liés à la déficience immunitaire sévère et combinés à autres maladies. Afin de cibler ces objectifs, l'encapsulation et le ciblage sont incontestablement nécessaires pour protéger les biomolécules contre la dégradation rapide et aussi pour éviter les effets secondaires. Ainsi, dans le cadre de cette thèse, l'encapsulation de protéines et de l'ADN en utilisant le procédé basé sur la double émulsion évaporation de solvant a été étudiée. Mais avant de conduire l’étude expérimentale, l'état de l'art des procédés d'encapsulation a été effectué et une attention particulière a été consacrée à l’encapsulation de l'ADN et les protéines et aux procédés d’encapsulations basés sur la formulation des polymères biodégradables. En ce qui concerne l’étude expérimentale, une étude systématique des paramètres pertinents sur les propriétés physico-chimique et colloïdales des particules a été examinée. Cette étude a permis de mettre en évidence les facteurs clés capables d’affecter non seulement le procédé mais aussi les propriétés colloïdales des particules élaborées (taille, distribution en taille, propriétés électrocinétiques et stabilité colloïdale…). En second lieu, la formulation optimisée permettant l’obtention de tailles submicroniques a été utilisée pour l’encapsulation de l'ADN et les protéines. L'encapsulation de l'ADN a été étudiée en fonction de la concentration de l'ADN (sperme de saumon) et une encapsulation totale d'ADN a été observée sans modification ou altération des propriétés colloïdales des particules finales. L'encapsulation de protéines a été également examinée en utilisant HAS et une autre protéine fluorescente comme modèles. L'efficacité de l'encapsulation a été déterminée et trouvée de l’ordre de 100%. L'utilisation de la protéine fluorescente indique l'encapsulation totale avec une bonne répartition dans les cavités de la matrice polymère. En conclusion, le procédé de la double émulsion – évaporation de solvant est efficace pour l’encapsulation de l'ADN et des protéines sans modification des propriétés colloïdales des particules finales qui restent bien submicroniques / Biomolecules such as proteins and nucleic acids are of great interest in immunotherapy and gene therapy such as cancers, AIDS, autoimmune disorders, X-linked severe combined immune deficiency and many other diseases. In order to target such objectives, the encapsulation and the targeting are incontestably necessary principally to protect biomolecules against rapid degradation and also to avoid side effects. Then, in this thesis, the encapsulation of proteins and DNA using double emulsion solvent evaporation technique was performed. But before the encapsulation, the state of the art of the encapsulation processes was performed and special attention has been dedicated to DNA and proteins encapsulation. Firstly, systematic study of double emulsion solvent evaporation process was investigated in order to point out the key parameters controlling the particles size and the colloidal stability. Secondly, the optimized formulation conditions leading to submicron colloidal was used for DNA and Proteins encapsulation. The DNA encapsulation was investigated as a function of DNA concentration and it was found total encapsulation of DNA without any modification of the colloidal properties. The protein encapsulation was examined using HAS and fluorescent proteins as model. The encapsulation efficiency was found to be high and reaches 100%. The use of fluorescent protein shows the total encapsulation and good distribution of proteins in polymer matrix. As a general conclusion, the high encapsulation efficiency of DNA and protein, reveled the compatibility of the used process to encapsulated hydrophilic biomolecules even in submicron size biodegradable colloidal submicron particles