La leishmaniose viscérale est une maladie tropicale négligée et létale en l’absence de traitement. L’Amphotéricine B (AmB) est une molécule efficace mais sa forme conventionnelle, Fungizone®, conduit à une toxicité limitant les doses tandis que les formulations lipidiques moins toxiques telles que l’Ambisome® sont très coûteuses. Ainsi, le besoin de nouvelles formes thérapeutiques à la fois non toxiques et peu coûteuses subsiste actuellement. Dans ce travail, nous avons étudié deux solutions possibles : la Fungizone® chauffée (H-AmB) et une microémulsion chargée en AmB (MEAmB). En ce qui concerne la microémulsion, une forme lyophilisée est souhaitable afin de s’affranchir des risques d’hydrolyse et de contamination microbienne. Les objectifs de la thèse étaient de développer les deux nouvelles formes, d’évaluer la toxicité et l’efficacité de H-AmB et MEAmB contre Leishmania donovani (souche LV9) in-vitro et in-vivo et également d’optimiser la lyophilisation de la microémulsion.La microémulsion MEAmB est composée de gouttelettes sphériques dont le diamètre moyen est proche de 35 nm et a montré un comportement rhéologique de type newtonien. L’analyse spectroscopique de H-AmB a révélé la formation de super-agrégats qui sont moins toxiques que d’autres états d’agrégation. La MeAmB ainsi que l’H-AmB ont montré une activité antiparasitaire équivalente à celle d’AmBisome® sur les formes axénique et intramacrophagique de L. donovani. L’indice de sélectivité pour ces deux formulations est élevé, en contraste avec celui de la Fungizone® native. De plus, à la différence d’AmBisome®, elles ont montré une activité importante sur des souches résistantes à l’AmB. L’activité anti-leishmanienne in-vivo des nouvelles formulations est comparable aux formulations de référence. De même, aucune différence significative des marqueurs de toxicité rénale et hépatique n’a pu être observée. Ainsi, l’H-AmB et la MEAmB pourraient être considérées comme des traitements alternatifs de la leishmaniose viscérale, avec l’avantage d’être moins onéreuses à produire que l’Ambisome®.Afin d’optimiser le procédé de lyophilisation de la MEAmB, un plan d’expérience a été mis en œuvre. Ainsi, la taille des gouttelettes est minimisée par l’utilisation de 5% de maltose comme cryoprotectant, avec une température de congélation de -80°C et un temps total de lyophilisation de 24h. Par ailleurs, aucune modification significative de la teneur en AmB n’a été observée après la lyophilisation. Ainsi, la MEAmB lyophilisée est stable et pourrait éviter la dégradation due à la présence d’eau. / Visceral leishmaniasis is a neglected tropical disease that can be fatal if left untreated. Amphotericin B (AmB) is effective in the treatment of this disease, but the conventional formulation, Fungizone® has dose-limiting toxicity while the less toxic lipid-based forms such as Ambisome® are expensive. Therefore, the need for new therapeutic systems remains. In this respect, the heating of the Fungizone® formulation (H-AmB), and the development of a microemulsion (ME) containing AmB (MEAmB) are possible solutions. In addition, it is desirable to remove water from microemulsion systems in order to reduce instability due to microbiological contamination and hydrolysis. Therefore, the objective of this work was to develop and to evaluate the activity and toxicity in vitro and in vivo of H-AmB and MEAmB against Leishmania donovani (strain LV9) and, furthermore, to optimize a lyophilized microemulsion system containing AmB. Rheological, size and morphology studies showed that MEAmB presented average droplet sizes of 35 nm, a Newtonian behavior and spherical morphology. Spectroscopic characterization of H-AmB showed the formation of superaggregates, which are less toxic than the other states of aggregation. In-vitro evaluation on both the axenic and intramacrophagic amastigote forms showed that H-AmB and MEAmB showed similar activity to Ambisome®. A high selectivity index of H-AmB and MEAmB was observed compared with unheated Fungizone®. Furthermore, both new formulations showed high activity against AmB-resistant strains compared with Ambisome®. In-vivo experiments designed to evaluate their activity and toxicity did not reveal significant differences in activity between the new and reference formulations. There were no significant differences either in indicators of renal and hepatic toxicity. Therefore, both H-AmB and MEAmB can be used as an alternative for the treatment of LV9, presenting an advantage over Ambisome® in their lower costs of production. Therefore, a complete experimental design was performed in order to optimize the lyophilisation of the microemulsion system. It was observed that microemulsions with smaller droplet sizes were obtained using maltose as a cryoprotectant at a concentration of 5%, with freezing at -80 ° C, and a lyophilization process period of 24 h. Furthermore, it was observed that ME containing AmB showed no significant changes in drug content before and after the lyophilization process. Therefore, in its lyophilized form, the ME can remain stable and avoid degradation due to the presence of water.

Les infections fongiques peuvent s’exprimer sous différentes formes (leishmaniose cutanée ouviscérale, aspergillose pulmonaire à caractère allergique ou invasive) et connaissent unerecrudescence dans les pays développés en affectant principalement les personnesimmunodéprimées comme les cancéreux, les malades ayant subis des greffes d’organes ou lespatients atteints du VIH. Ces infections sont une cause de mortalité chez 30% des sujetsatteints. L’approche médicamenteuse conventionnelle consiste en l’administration par voieintraveineuse (IV) d’antifongiques. L'Amphotéricine B (AmB), un antibiotiquede la familledes polyènes, reste à ce jour l'un des agents les plus efficaces dans le traitement des infectionsfongiques systémiques mais entraîne aussi des effets indésirables comme une néphrotoxicitéaigüe après injection. Pour améliorer l’index thérapeutique de cette molécule active, nousavons développé différents outils galéniques adaptés à d’autres voies d’administration. Dansun premier temps, nous avons mis au point des liposomes à base de céramides végétales,adaptés pour une administration orale et dans le but de traiter la leishmaniose viscérale. Cesliposomes ont été testés dans un modèle in vitro Estomac/Duodénum pour mimer lesconditions physiologiques et ont montré une bonne stabilité dans un tel milieu avec un tauxd’encapsulation satisfaisant. Des liposomes formulés à partir de Dimyristoylphosphatidylcholine(DMPC)/Dimyristoylphosphatidylglycérol (DMPG) et encapsulantl’AmB ont été étudiés à l’aide de la résonnance magnétique nucléaire (RMN31P et 1H) et parrésonnance paramagnétique électronique (RPE). Ces liposomes, dont la composition pourraitêtre adaptée pour une administration par voie pulmonaire, ont été utiliséscomme modèlemembranaire pour une étude des interactions du principe actif dans la matrice liposomale.Enfin, nous décrivons le développement et la caractérisation physico-chimique d’une nouvellegénération de dispersions solides amorphes sphériques formulées à base de polymères decyclodextrines très hydrophiles et d’amphotéricine B.Les formulations ont été obtenues sousforme de poudre sèche par spray-drying, une méthode de séchage par atomisation. Cessystèmes ont été caractérisés par diverses techniques : spectroscopie infrarouge à transforméede Fourier (FT-IR), spectroscopie Raman, granulométrie laser, microscopie électronique àtransmission et microscopie électronique à balayage. La distribution aérodynamique de cesdispersions solides amorphes a été évaluée à l’aide d’un impacteur à cascades afin de testerleur intérêt pour des applications potentielles par voie pulmonaire. / Résumé en anglais non disponible

Ce travail porte sur la mise au point des nanocochléates intégrant à la fois l’amphotéricine B (AmB) et la miltéfosine (hexadécylphosphocholine, HePC) dotés de propriétés adéquates pour une administration par voie orale pour le traitement de la leishmaniose viscérale. Notre premier axe de recherche a été l’étude des interactions de l’AmB et de l’HePC avec les monocouches de lipides de DOPS (dioleoyl phosphatidylsérine) et de Cho (cholestérol) dans le développement de nanocochléates chargés avec ces deux principes actifs. Les résultats expérimentaux nous ont permis de déterminer le rapport drogue/lipides optimal pour la formulation des nanocochléates : 9DOPS/1Cho/0,5AmB/0,5HePC et de confirmer que dans la formulation de nanocochléates, l’AmB et l’HePC sont incorporés de façon stable et se situent au sein des bicouches lipidiques entre des lipides, plutôt que dans la phase aqueuse entre les bicouches.Notre second axe de recherche a porté sur la formulation et la caractérisation des nanocochléates chargés en AmB et en HePC. Ces nanocochléates ont été formulés à partir des liposomes unilamellaires encapsulant ces deux principes actifs. Les paramètres expérimentaux majeurs (taille de liposomes, proportion DOPS/1Cho) ont été optimisés. Les propriétés physico-chimiques des nanocochléates, telles que la taille, la charge de surface, la morphologie, le rendement d'encapsulation, l’organisation des principes actifs et la stabilité pendant le stockage au cours de temps ont été étudiées. En vue d'une formulation orale, la libération des principes actifs in vitro ainsi que la stabilité des nanocochléates in vitro dans les milieux gastro-intestinaux ont également été étudiés d’après la Pharmacopée des Etats-Unis. Enfin, une étude in vivo préliminaire chez le rat portant sur la pharmacocinétique plasmatique d'AmB après administration orale de nanocochléates chargés en AmB avec ou sans HePC en comparaison avec l’Ambisome® et la Fungizone® a été entamée. Les résultats préliminaires ont démontré une absorption significative par voie orale de l’AmB.Ce travail a permis de développer des nanocochléates avec des propriétés appropriées pour une formulation contenant à la fois l’AmB et l’HePC administrable par voie orale. Néanmoins, des optimisations restent à réaliser avant d’envisager une application clinique. / The aim of this work was to formulate nanocochleates containing both Amphotericin B (AmB) and miltefosine (hexadecylphosphocholine, HePC) with properties suitable for administration by the oral route for the treatment of visceral leishmaniasis. The first part of this work was a fundamental study of the interactions between AmB and HePC and monolayers of dioleylphosphatidylserine (DOPS) with or without cholesterol (Cho), to provide a basis for the formulation of nanocochleates containing the two active molecules. The results allowed us to define the optimal proportions for the formulation of nanocochleates: 9DOPS/1Cho/0.5AmB/0.5HePC and to predict that AmB and HePC would be incorporated stably into the formulation and would be located between the lipids in the bilayers rather than in the aqueous phase between the bilayers. The second part of the work was the formulation and characterization of nanococheates containing both AmB and HePC. These were derived from unilamellar liposomes containing the two active molecules. The crucial experimental parameters (size of the liposomes, ratio of DOPS to Cho) were optimized. The physico-chemical properties of the nanocochleates, such as the size, surface charge, morphology, encapsulation yield, the organization of the active molecules and the stability during long-term storage were studied. Since the formulation was destined for the oral route, in-vitro drug release and the stability of the nanocochleates in simulated gastro-intestinal media were studied according to the recommendations of the US Pharmacopeia. Finally, a preliminary in-vivo study of the plasma pharmacokinetics of AmB after oral gavage to rats of nanocochleates contained AmB with or without HePC, in comparison with AmBisome and Fungizone, was carried out. A significant oral absorption of AmB was observed. This work has led to the formulation of nanocochleates containing AmB and HePC with appropriate properties for oral administration. However, further optimization is necessary before such particles will be suitable for clinical use.

L'amphotéricine B (AmB) est une molécule utilisée en thérapeutique pour ses propriétés antifongiques remarquables. Cependant, ses caractéristiques physico-chimiques très particulières, rendent difficile la conception et la fabrication de systèmes thérapeutiques chargés en AmB qui soient simultanément efficaces et peu toxiques. La littérature montre qu'il existe une relation intime entre la façon dont l’AmB est associée au système transporteur et les effets pharmacologiques et toxicologiques qui sont observés. Malgré de très nombreuses études, l’état d’association des molécules d’AmB dans les différentes formulations commercialisées contenant de l'AmB n’est toujours pas connus avec suffisamment de précision. Pour cette raison, le but de ce travail expérimental est de caractériser différents systèmes contenant de l'AmB, dans l’objectif de prédire les effets biologiques induits par l’état d’association de cette molécule à ces systèmes supramoléculaires. Dans ce travail, nous avons caractérisé un système micellaire original ainsi que deux autres produits similaires tout en les comparant. De plus, nous avons étudié les mécanismes par lesquels se forment des super-agrégats d’AmB par l'augmentation de la stabilité des systèmes chauffés. Dans un second temps et pour la première fois, la capacité de l’AmBisome®, à former des super-aggrégats a également été caractérisée et testée. Enfin, l'incorporation de l'AmB dans des systèmes de type nano- et micro-émulsion a été étudiée, avant d’être appliquée au traitement des maladies oculaires fongiques et de la leishmaniose viscérale. Les principales techniques utilisées pour la caractérisation physico-chimiques de l’état d’agrégation ont été : la spectroscopie électronique (UV-Vis), le dichroïsme circulaire (DC) et la diffusion dynamique de la lumière (DLS). La calorimétrie à titrage isotherme (ITC) a été utilisée afin de tenter de mesurer l’énergie de formation des super-agrégats. De plus, un dérivé soluble de l’AmB a été développé et caractérisé par spectroscopie de masse atomique, infrarouge, UV-Vis et DC. Afin de disposer d’un système d’administration adéquat, ce dérivé soluble a été ensuite incorporé dans une micro-émulsion. Au total, l’ensemble des travaux expérimentaux conduits, montrent que l’état d'agrégation moléculaire de l’AmB dépend très largement du système d’administration utilisé, ainsi que des procédés par lesquels l’AmB est associées à ces systèmes. Ces résultats ont une réelle importance pratique puisque la littérature montre sans ambiguïté que l'efficacité du médicament ainsi qu’à sa toxicité dépendent étroitement de l'état d'agrégation de l’AmB. Ainsi, dans la nanoémulsion, l’AmB se trouve dans des états agrégés et multi-agrégés. Au contraire, dans la micro-émulsion, l’AmB se présente plutôt sous forme « monomère ». Une fois chauffés, les systèmes micellaires forment des super-agrégats d'AmB, tandis que les liposomes étudiés sont incapables de donner naissance à cette structure supramoléculaire. Enfin, le dérivé soluble d'AmB que nous avons préparé présente des caractéristiques distinctes par rapport à la molécule d'origine. Cependant, une fois associé à une microémulsion, son état d'agrégation est modifié et redevient similaire à celui de l'AmB originale, comme l’indique les études en UV-Vis et en DC. On peut donc conclure de ce travail que l'état d'agrégation d'AmB varie considérablement en fonction du type de système d’administration utilisé, de la concentration de l’AmB ainsi que du mode d'incorporation de la molécule, y compris pour un même système. Enfin, ce travail a permis la mise au point d’un dérivé soluble original de l’AmB qui offre la possibilité d’utiliser des formulations aqueuses adaptées à différentes voies d’administration et pourrait renouveler l’intérêt de cette molécule ancienne dans le traitement de différentes pathologies fongiques pour lesquelles il n’existe pas de formulations réellement adapatées. / The amphotericin B (AmB) is a drug of peculiar physicochemical features: being amphiphilic and amphoteric. These characteristics turn difficult the drug load into therapeutic systems. AmB is currently available in the market as micelles, liposomes and lipid complex for injection. The literature show that there is an intimate correlation between the AmB bound to the carrier and its biological response. However, there is a deficiency concerning the physicochemical characterization of the available AmB-containing products. Therefore, the aim of this work was to characterize AmB-containing carriers seeking a prediction to its biological response. The AmB-containing micellar system was the first product available for clinical use. The patent of this product has already expired some years ago. In this work we have characterized the original system and two other similar micellar products. In addition, we studied the stability increase of heated systems, by the formation of AmB “super-aggregates”. AmBisome®, an AmB-containing liposomal system, was also characterized and, for the first time, tested for the possibility of super-aggregates formation. The AmB incorporation into nano and microemulsion systems was presented and the physicochemical characteristics evaluated, focusing mainly on applications for the treatment of fungal ocular diseases and also for visceral leishmaniasis. The main techniques used for characterization were electronic spectroscopy, circular dichroism and dynamic light scattering. The isothermal titration calorimetry (ITC) was used as an attempt to measuring the super-aggregates energy formation. Besides, an AmB soluble derivative was developed and characterized by atomic mass spectroscopy, infra-red, UV-Vis and circular dichroism. Then, this AmB-derivative was loaded into a microemulsion as a vehiculation strategy. The overall results show that the AmB-containing systems presented different molecular aggregation states that depends on the carrier, the way the drug is incorporated and also on the diluent. According to the literature, the aggregation state is associated with both, drug efficiency and toxicity. In nanoemulsion systems, the drug is found aggregated and multi-aggregated. In microemulsions, AmB is loaded as monomers. The heated micellar systems form AmB super-aggregates while the liposomal system is unable to form such molecular structure. Moreover, the AmB soluble derivative presented distinct features when compared to the original molecule. However, once incorporated into the microemulsion, the aggregation state is similar to that of the original AmB molecule, as supported by UV-Vis and circular dichroism results. It can be concluded that the AmB aggregation state varies according to the kind of carrier, the drug concentration and also the way of drug incorporation, even into one same carrier. Finally, the soluble derivative opens the possibility for drug carrying into aqueous vehicles for the treatment of many diseases by different administration routes.

Cette thèse a été consacrée à la mise au point de deux systèmes d'administration destinés à la voie orale, pour deux molécules différentes.Dans la première partie, des microparticules (MPs) à base de xylane et d'Eudragit® S-100 ont été produites pour encapsuler l’acide 5-aminosalicylique et permettre son absorption au niveau du colon. Le xylane a été extrait à partir de rafles de maïs et caractérisé selon ses propriétés physico-chimiques, rhéologiques et toxicologiques. Par la suite, les MPs ont été préparées soit par réticulation interfaciale, soit par séchage par atomisation et caracterisés quant à leur morphologie, leur taille moyenne et leur distribution, leur stabilité thermique, leur cristallinité, leur efficacité et leur profil de libération du médicament in vitro. Des MPs de caractéristiques physiques appropriées avec des rendements satisfaisants ont été préparées par ces deux méthodes, bien que les systèmes séchés par pulvérisation aient montré une plus grande stabilité thermique. En général, ces derniers systèmes étaient plus prometteurs en raison de leur stabilité thermique et de l'absence d'agents réticulants toxiques. Toutefois, la méthodologie doit être optimiser afin d’améliorer le chargement de principe actif ainsi que sa libération.Dans la deuxième partie de cette thèse, des microémulsions huile-dans-l’eau (ME H/E) à base de triglycérides à chaîne moyenne ont été preparées afin de vectoriser et d’augmenter la solubilité de l'amphotéricine B (AmB). Des diagrammes de phases ont été construits en utilisant des mélanges de tensioactifs dont les valeurs de la balance hydrophile-lipophile variaient entre 9,7 et 14,4. Les MEs H/E sans et avec AmB étaient composées de gouttelettes sphériques non agrégées de diamètre moyen autour de 80 et 120 nm, respectivement, et avec une faible polydispersité. L'incorporation de l'AmB était élevée et dépendait de la fraction volumique de la phase dispersée. La viabilité des cellules J774.A1 n’était pas diminuée par l’exposition aux concentrations d’AmB encapsulée allant jusqu’à 25μg/mL. Par conséquent, les MEs H/E à base d’esters de propylèneglycol et d'acide caprylique peuvent être considéré comme des vecteurs adaptés pour l’AmB. / This thesis was devoted to the development of innovative oral delivery systems for two different molecules. In the first part, microparticles (MPs) based on xylan and Eudragit® S-100 were produced and used to encapsulate 5-aminosalicylic acid for colon delivery. Xylan was extracted from corn cobs and characterized in terms of its physicochemical, rheological and toxicological properties. The polymeric MPs were prepared by interfacial cross-linking polymerization and spray-drying and characterized for their morphology, mean size and distribution, thermal stability, crystallinity, entrapment efficiency and in vitro drug release. MPs with suitable physical characteristics and satisfactory yields were prepared by both methods, although the spray-dried systems showed higher thermal stability. In general, spray-dried MPs would be preferable systems due to their thermal stability and absence of toxic agents used in their preparation. However, drug loading and release need to be optimized. In the second part of this thesis, oil-in-water microemulsions (O/W MEs) based on medium-chain triglycerides were formulated as drug carriers and solubility enhancers for amphotericin B (AmB). Phase diagrams were constructed using surfactant blends with hydrophilic-lipophilic balance values between 9.7 and 14.4. The drug-free and drug-loaded MEs presented spherical non-aggregated droplets around 80 and 120 nm, respectively, and a low polydispersity index. The incorporation of AmB was high and depended on the volume fraction of the disperse phase. These MEs did not reduce the viability of J774.A1 macrophage-like cells for concentrations up to 25 µg/mL of AmB. Therefore, O/W MEs based on propylene glycol esters of caprylic acid may be considered as suitable delivery systems for AmB.