Cette étude propose un procédé d'ignifugation en masse du PET basé sur l'incorporation de retardateur de flamme phosphoré (OP950) et de nanoparticules (LDH, MWNT, OMPOSS). Si les LDH synthétisés entrainent la dégradation du PET, les MWNT et les OMPOSS apportent une amélioration des propriétés feu. Un effet de synergie est observé lors de l'incorporation simultanée d'OP950 (source d'intumescence) et d'OMPOSS. Cet effet est attribué à des phénomènes physiques tels que la sublimation des OMPOSS. L'étude de la dégradation des différents composants du mélange a révélé la formation d'espèces à base de phosphates ou de silice qui ne réagissent pas entre elles ou avec le polymère. L'amélioration des propriétés feu est donc due à la formation de composés phosphorés jouant le rôle de barrière entre la flamme et le polymère, et de silice issue de la dégradation de l'OMPOSS améliorant la résistance du char. L'émission de composés gazeux contribuerait également au développement de l'intumescence. La faisabilité du filage de la formulation intumescente a été étudiée et des fibres élaborées, malgré la faible dispersion des additifs au sein de la matrice polymère. Un masterbatch a été conçu industriellement à partir de cette étude par des partenaires industriels. Les non-tissés fabriqués montrent une résistance au feu améliorée comparée au polyester seul et passent de nombreux tests métier. Ce masterbatch est actuellement commercialisé / This study proposes to f1ame retard PET by the incorporation of a phosphorous based fia me retardant (OP950) and nanoparticles (LDH, MWNT, OMPOSS). Whereas the synthesized LDH lead to the degradation of PET, MWNT and OMPOSS bring an improvement in the f1ame retarding properties. A synergistic effect is observed when OMPOSS are added simultaneously with OP950 (bringing intumescence). This effect is due to physical phenomena such as the sublimation of the POSS. The study of the degradation of the different components of the blend revealed the formation of phosphate based species or silica, that do not react with each other or with the polymer. The improvement of the fire properties is then attributed to the formation of phosphorous components acting as a barrier between the polymer and the f1ame. It is proposed that silica reinforce the mechanical properties of the char, and that the gaseous components act as blowing agent. The feasibility of the spinning has been studied and fibres elaborated in spite of the poor dispersion of the additives into the polymer matrix. A masterbatch has been industrially prOOuced from this study by industrial partner. The non-wovens manufactured with those fibres show goOO fire retarding properties. They pass a number of normalized tests. This masterbatch is now commercialized.

Les gliomes malins constituent les tumeurs cérébrales primaires les plus agressives et le glioblastome (GBM) est la plus fréquente et agressive d’entre elles. La survie médiane associée n’est que de 14,6 mois. Dû au caractère hautement invasif de ces tumeurs, la résection maximale de la tumeur doit impérativement être suivie de traitement de radio- et/ou chimiothérapie. Cependant, la présence de la barrière hématoencéphalique et des mécanismes de chimiorésistance, tels que les pompes à efflux, limitent l’acheminement et l’efficacité des composés aux cellules tumorales. L’ouverture osmotique de la barrière hématoencéphalique (OBHE) a été développée afin d’améliorer l’acheminement d’agents anti-néoplasiques au cerveau et à la tumeur. Bien que plusieurs études aient été effectuées afin de caractériser son processus, beaucoup d’informations restent à découvrir afin d’approfondir nos connaissances sur l’OBHE et améliorer son application en clinique. Avec l’objectif ultime de contourner ces deux obstacles, j’ai caractérisé le processus dynamique de l’OBHE pour deux molécules de tailles différentes par imagerie par résonance magnétique dynamique, ainsi que pour une molécule étant un substrat des pompes à efflux par tomographie d’émission par positron dans le modèle murin Fischer-F98. J’ai également étudié l’expression et la localisation de différentes pompes à efflux par PCR quantitative et immunohistochimie dans des spécimens de gliomes malins. Les résultats obtenus démontrent que la barrière hémato-tumorale limite l’acheminement à la tumeur de composés de différent poids moléculaire. L’acheminement au parenchyme cérébral et à la tumeur suite à une procédure d’OBHE est aussi dépendant du poids moléculaire et de la taille de la molécule à acheminer. L’OBHE à moins d’être de qualité excellente, ne semble pas suffisante pour acheminer au parenchyme cérébral des substrats des pompes à efflux. Les GBM expriment la MRP1, MRP3 et BCRP à différents niveaux. La PGP, MRP1 et BCRP sont exprimées par les cellules endothéliales des microvaisseaux cérébraux. L’ensemble de ces résultats suggère que l’administration d’agents thérapeutiques suite à la procédure d’OBHE doit être optimisée selon l’agent administré et que l’inhibition de pompes à efflux ou une autre stratégie rendant les agents de chimiothérapie invisibles aux pompes à efflux sera bénéfique pour améliorer leur acheminement au système nerveux central et aux cellules tumorales.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

L'efficacité thérapeutique de la majorité des molécules développées pour traiter les pathologies du système nerveux central (SNC) n’est pas optimale en raison des caractéristiques anatomiques et physiologiques uniques de la barrière hémato-encéphalique (BHE) qui joue un rôle majeur dans la protection du parenchyme nerveux. Une stratégie permettant de délivrer des agents pharmacologiques dans le cerveau est de détourner un système physiologique : la transcytose régulée par des récepteurs (RMT). Cette stratégie implique la conjugaison d’agents pharmacologiques à des vecteurs développés pour cibler spécifiquement des récepteurs présents au niveau de la BHE et impliqués dans des processus de RMT. Nous avons eu pour objectif de développer de nouveaux vecteurs spécifiques de récepteurs exprimés au niveau de la BHE. Nous avons tout d’abord construit une banque de phages présentant les vecteurs afin de réaliser différentes stratégies de sélection par phage display. A l’issue d’étapes de criblage, les vecteurs sélectionnés ont été produits et caractérisés (affinités pour les récepteurs, compétitions avec les ligands naturels…). Nous avons ensuite évalué le potentiel des vecteurs les plus prometteurs à transporter une biomolécule. Pour ce faire, deux vecteurs par récepteur ont été fusionnés à la région Fc d’une IgG1 humaine et la capacité des conjugués à traverser un modèle de BHE in vitro a été évaluée. Enfin, nous avons évalué la distribution cérébrale des vecteurs, chez la souris in vivo. L’ensemble de nos résultats démontre l'intérêt du ciblage des récepteurs choisis et le potentiel des de nos vecteurs pour des applications de délivrance cérébrale. / The vast majority of the molecules developed to treat neurological diseases do not reach their targets efficiently enough because of the unique anatomical and physiological features of the blood-brain barrier (BBB) which plays a major protective role. Hijacking a physiological system named receptor-mediated transcytosis (RMT) is considered a promising route for brain delivery of pharmacological. This strategy involves the conjugation of pharmacological agents to vector molecules developed to specifically target receptors present at the BBB and involved in RMT processes. We aimed to develop new vectors specific for receptors expressed at the BBB. First, we constructed a phage library presenting vectors in order to perform various phage display selection strategies. Following screening steps, the selected vectors were produced and characterized (affinities for the receptors, competitions with natural ligands…). Then, we assessed the potential of the most promising vectors to carry a biomolecule. Two vectors per receptor were fused to a human IgG1 Fc region and the fusion proteins were tested for their ability to cross an in vitro model of the BBB. Finally, we evaluated the brain distribution of the vectors, in mice in vivo. Our results demonstrate the potential of our receptor-targeting vectors for brain drug delivery.

La mélanotransferrine (MTf) a tout d'abord été identifiée comme étant un antigène majeur des mélanomes. Son expression a par la suite été rapportée dans plusieurs cellules néoplasiques et quelques tissus sains. Bien que la majorité de la MTf soit associée à la membrane plasmique, une faible portion est sécrétèe dans le milieu extracellulaire sous forme soluble. Notre équipe a récemment démontré que la MTf régulait l'activation du plasminogène et la motilité cellulaire in vitro. Les activateurs du plasminogène sécrétés par les cellules cancéreuses catalysent la conversion du plasminogène en protéase active. La plasmine joue un rôle central dans la progression tumorale en dégradant les protéines de la membrane basale et de la matrice extracellulaire (MEC). Ce remodelage tissulaire facilite grandement l'angiogenèse et l'invasion des cellules cancéreuses vers les tissus adjacents. Le premier objectif de cette thèse fut de démontrer que la MTf favorise l'activation du plasminogène par son activateur de type tissulaire (tPA). À cet effet, une forme recombinante tronquée de la MTf (sMTf) a été utilisée. En présence de plasminogène et de tPA, la sMTf stimule la formation de plasmine dans le milieu extracellulaire de cellules endothéliales (CE) et accroît la dégradation de la fibronectine, une des composantes de la MEC. La dégradation de la MEC conduit au détachement des CE et à leur mort par anoïkis. Ces données suggèrent que la sMTf possède des propriétés anti-angiogéniques en induisant l'anoïkis des CE. Nous avons ensuite évalué ses effets sur le développement angiogénique et sur la croissance tumorale in vivo. Les résultats montrent que la sMTf inhibe significativement la croissance de tumeurs sous-cutanées dérivées de glioblastome et de carcinome pulmonaire humains chez la souris immunosupprimée. Nous démontrons également que le traitement à la sMTf entraîne une réduction de l'expression du marqueur vasculaire d'endogline, de même qu'une diminution de la quantité d'hémoglobine au sein des tumeurs sous-cutanées de glioblastomes. L'ensemble de ces résultats démontre clairement que la sMTf réduit l'angiogenèse et la croissance tumorale in vivo. Tout comme la forme recombinante tronquée, la MTf membranaire (mMTf) interagit avec le système d'activation du plasminogène. La formation de plasmine à proximité de la membrane plasmique favorise l'invasion des cellules tumorales et le développement métastatique. La participation de la mMTf dans la formation de métastases cérébrales a donc été évaluée pour une lignée cellulaire de mélanome humain. Les résultats indiquent la présence de cellules exprimant la MTf humaine dans les cerveaux de souris ayant reçu une injection intraveineuse de cellules de mélanome humain. De même, l'administration d'un anticorps monoclonal dirigé contre la MTf humaine (L235) a réduit de moitié le développement de métastases cérébrales de mélanomes chez la souris. Ces résultats démontrent que l'implication de la mMTf dans l'activation du plasminogène faciliterait la migration des cellules cancéreuses à travers la barière hémato-encéphalique (BHE) et l'invasion du système nerveux central. Les principales contributions de ce travail sont d'avoir démontré d'une part que la sMTf induit le détachement des cellules endothéliales par stimulation de la cascade d'activation du plasminogène. D'autre part, la sMTf entraîne l'inhibition du développement angiogénique et de la croissance tumorale chez la souris. Puis, l'expression de la MTf à la surface des cellules cancéreuses facilite leur migration à travers la BHE dans le but de produire des métastases cérébrales. Cette étude identifie la MTf clairement comme une cible intéressante dans la progression tumorale, tout en suggérant des outils thérapeutiques comme la sMTf recombinante ou une forme humanisée du L235. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Croissance tumorale, Angiogenèse, Métastases cérébrales, Barrière hémato-encéphalique, Mélanotransferrine, Mélanome, Plasminogène.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Une décharge à barrière diélectrique (DBD) provenant d'un claquage de type Townsend et entretenue dans un régime luminescent peut aboutir à une décharge d'apparence homogène ou filamentaire. Grâce à une importante variété de structures filamentaires observables et à leurs similarités avec les structures observées dans d'autres domaines, les DBD sont d'un grand intérêt en dynamique des systèmes non linéaires. Numériques ou expérimentaux, les moyens d'études de systèmes complexes se doivent d'être en premier lieu fiables et simples. Une grande partie du temps de cette thèse a consisté à mettre en place un dispositif expérimental permettant d'obtenir des résultats reproductibles et à élaborer un code numérique de décharge à zéro dimension permettant des calculs rapides tout en conservant la physique essentielle des décharges. Un code fluide à deux dimensions préexistant a aussi été utilisé. Ces trois outils, par leurs complémentarités et leurs versatilités propres, ont offert des possibilités d'investigations plus poussées qu'auparavant. La question principale posée au début de la thèse concerne l'origine de l'instabilité d'une décharge menant à une structuration spatiale. Pour y répondre, une des études visa à regarder l'influence de l'ajout d'une impureté sur les paramètres expérimentaux observables grâce à la combinaison de résultats expérimentaux et numériques. Les décharges ont été réalisées dans les gaz rares tels que l'hélium, le néon et l'argon et l'impureté ajoutée est de l'azote. L'un des principaux résultats montre que dans le néon, l'effet Penning joue un rôle central dans la structuration. D'autres travaux menés en parallèle ont entre autres visé à identifier les facteurs responsables de la taille des filaments ou à aborder la spatialisation d'une décharge à partir de modèles 0D couplés. / Dielectric Barrier Discharge (DBD) starting from Townsend breakdown and used in glow discharge regime can lead to homogenous discharge or patterned discharge. Due to a large variety of observed structures and their similarity with other domains, DBD are of great scientific interest in non-linear dynamics systems. Numerical calculations or experimental studies of complex systems need to be simple and reliable. A great part of this thesis work was to improve an experimental device to obtain reproducible results and to develop a zero dimension numerical model performing faster calculations retaining the essential discharges physic. A two dimensions preexisting model was also used. These three tools, by their complementarity and their versatilities, allowed us to go further in understanding discharge mechanisms. In the beginning of this work, one of the main questions was: "What is responsible for instability in a dielectric barrier discharge leading to spatial structure?". To answer, one of the studies consisted to add an impurity in a discharge and to look the consequences combining numerical and experimental devices. Discharges were performed in rare gas such as helium, neon and argon and nitrogen was used as an impurity. One of the main results shows that Penning effect plays a central role in discharges structuring. Other studies consisted of identifying the factors responsible for the size of the filaments or to approach the spatialization of a discharge from coupled 0D models.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles / Les maladies neurodégénératives se caractérisent par des accumulations anormales de protéines spécifiques dans le cerveau qui sont associées à la perte de fonctions cognitives comme la mémoire. Au cours des dernières décennies, des chercheurs ont remarqué des anomalies vasculaires et métaboliques chez une forte proportion de patients atteints de démence. L'une des caractéristiques de la maladie d'Alzheimer (MA) en lien avec le déficit cognitif est que les patients présentent une diminution de la captation cérébrale du glucose, source d'énergie essentielle pour le cerveau. De plus, des études récentes suggèrent que le cerveau Alzheimer répond moins bien à l'insuline, une hormone essentielle à la vie impliquée non seulement dans le métabolisme mais aussi dans les processus d'apprentissage et de mémoire. Ainsi, cette forme de résistance cérébrale à l'insuline (RCI) observée dans la MA a motivé l'élaboration d'essais cliniques portant sur l'effet de l'insuline sur la MA. Néanmoins, nous ignorons toujours quels types de cellules et quels mécanismes sont impliqués dans l'action - et la perte d'action - de l'insuline au niveau du système nerveux central (SNC). La grande majorité de l'insuline est produite par le pancréas et sécrétée dans la circulation sanguine. Par conséquent, pour affecter le cerveau, l'insuline circulante doit d'abord interagir avec la barrière hémato-encéphalique (BHE) et ses cellules endothéliales, au niveau des capillaires cérébraux (CECCs), qui la captent grâce aux récepteurs de l'insuline (INSR), des protéines spécifiques à la surface de ces cellules. L'objectif général de cette thèse était de révéler comment la BHE s'intègre dans des processus pathologiques menant au développement des déficits métaboliques centraux observés dans la MA. Plus spécifiquement, il s'agissait de déterminer quelles dysfonctions au niveau cérébrovasculaire pouvaient mener au développement d'une insulinorésistance cérébrale et à un déficit énergétique au cerveau. Nous avons ainsi étudié les interactions avec leurs récepteurs respectifs de l'insuline, du glucose, et d'autres composés importants pour l'énergie et le métabolisme cérébrale comme les corps cétoniques et de l'hormone FGF21 afin de découvrir le rôle de chacun dans la MA ainsi que leur potentiel thérapeutique. Malgré l'absence de preuves in vivo, l'effet de l'insuline sur le cerveau est souvent attribué à une action directe sur les neurones. Cependant, nos travaux montrent dans un premier temps que l'insuline circulante interagit avec l'INSR situé préférentiellement sur les microvaisseaux cérébraux. Nous avons utilisé des protocoles complémentaires: la mesure postmortem des récepteurs cérébraux chez l'humain à partir d'échantillons de cerveaux provenant d'une étude longitudinale bien caractérisée, la Religious Order Study (ROS), ainsi que des expériences chez la souris, comme la perfusion cérébrale in situ (PCIS) dans un modèle de la neuropathologie Alzheimer, la 3xTg-AD. Une hypothèse traditionnellement répandue était que l'INSR médie le passage de l'insuline du sang à travers la BHE jusqu'au cerveau, mais nos travaux montrent que ce transport est non seulement très faible mais aussi indépendant de l'INSR. Nous démontrons également que la réponse de l'INSR à l'insuline se situe sur la BHE, et non dans le parenchyme, et que cette réponse est altérée dans la MA. La BHE est donc le site clé impliqué dans la RCI dans la MA. Nous avons également identifié l'INSRα-B comme l'isoforme principalement impliquée dans cette dysfonction. Enfin, nous proposons un mécanisme moléculaire impliquant la β-sécrétase (BACE1) dans le clivage anormal de l'INSR. Dans un second temps, nous avons étudié chez l'humain les niveaux cérébrovasculaires des protéines impliquées dans le transport vers le cerveau du glucose et des corps cétoniques, à savoir le transporteur du glucose 1 (GLUT1) le transporteur de monocarboxylates 1 (MCT1), respectivement. Nos données confirment tout d'abord que ces deux transporteurs sont enrichis dans les microvaisseaux de la BHE comparativement aux cellules du parenchyme cérébral. De plus, les niveaux vasculaires de GLUT1 sont réduits chez les individus atteints de la MA et sont fortement liés au déclin cognitif et au score cognitif global. Au contraire, les niveaux cérébrovasculaires de MCT1 ne sont pas modifiés chez les sujets atteints de la MA et ne sont pas liés à la performance cognitive, faisant des corps cétoniques une alternative énergétique attrayante pour le cerveau des personnes âgées. En troisième temps, nous avons caractérisé le transport du FGF21 impliqué dans la régulation du métabolisme énergétique au niveau du SNC dans plusieurs modèles de souris non-transgéniques. Nos résultats montrent que cette hormone hépatique est capable d'atteindre les CECCs, d'interagir avec elles et d'être transportée au niveau de la BHE grâce à un mécanisme saturable et indépendant de la phosphorylation de son récepteur FGFR1. Des mécanismes d'efflux régissent également le transport du FGF21 du cerveau vers le sang. Le transport cérébral du FGF21 demeure constant, que ce soit chez la souris 3xTg-AD âgée reproduisant les pathologies amyloïde et tau, ou à la suite d'une consommation de diète enrichie en gras pour induire des déficits métaboliques. En somme, ces résultats montrent que la BHE est impliquée dans plusieurs processus physiologiques de transport et de métabolisme cérébral, mais peut également participer à des processus pathologiques comme la RCI. Nos résultats supportent le ciblage de la BHE dans la recherche et le développement de thérapeutiques visant à maintenir un apport énergétique suffisant pour maintenir les fonctions cognitives dans la MA. / Neurodegenerative diseases are characterized by abnormal accumulations of specific proteins in the brain that are associated with the loss of cognitive functions such as memory. In recent decades, researchers have noted vascular and metabolic abnormalities in a high proportion of patients with dementia. One of the hallmarks of Alzheimer's disease (AD) in relation to cognitive impairment is that patients have decreased brain uptake of glucose, an essential energy source for the brain. In addition, recent studies suggest that the Alzheimer brain responds less well to insulin, an essential life-sustaining hormone involved not only in metabolism but also in learning and memory processes. Thus, brain insulin resistance (BIR) observed in AD has motivated the development of clinical trials investigating the effect of insulin on AD. However, we still do not know what cell types and mechanisms are involved in the action - and loss of action - of insulin in the central nervous system (CNS). The vast majority of insulin is produced by the pancreas and secreted into the bloodstream. Therefore, to affect the brain, circulating insulin must first interact with the blood-brain barrier (BBB) and its endothelial cells, in the brain capillaries (BCECs), which capture it through insulin receptors (INSR), specific proteins on the surface of these cells. The overall objective of this thesis was to reveal how the BBB is integrated into pathological processes leading to the development of central metabolic deficits observed in AD. More specifically, we wanted to determine which dysfunctions at the cerebrovascular level could lead to the development of the central resistance and energy deficit in the brain. We studied the interactions with their respective receptors for insulin, glucose, ketone bodies and the hormone FGF21 to discover the role of each in AD and their therapeutic potential. Despite the lack of in vivo evidence, the effect of insulin on the brain is often attributed to a direct action on neurons. However, our work shows that circulating insulin interacts with INSR located preferentially on cerebral microvessels. We used complementary protocols: postmortem measurement of brain receptors in humans from brain samples from a well-characterized longitudinal study, the Religious Order Study (ROS), as well as experiments in mice, such as in situ brain perfusion in a model of Alzheimer's neuropathology, the 3xTg-AD. A traditional assumption was that INSR mediates the passage of insulin from the blood across the BBB to the brain, but our work shows that this insulin transport is not only very weak but also independent of INSR. We also show that the INSR response to insulin is located at the BBB, not in the parenchyma, and that this response is impaired in AD. The BBB is therefore the key site involved in BIR in AD. We also identified INSRα-B as the isoform primarily involved in this dysfunction. Finally, we propose a molecular mechanism involving the β-secretase BACE1 in the abnormal cleavage of INSR. In a second step, we studied in humans the cerebrovascular levels of proteins involved in the transport to the brain of glucose and ketone bodies, namely GLUT1 and MCT1, respectively. Our data first confirm that these two transporters are enriched in BBB microvessels compared with brain parenchyma cells. Furthermore, vascular levels of GLUT1 are reduced in individuals with AD and are strongly related to cognitive decline and global cognitive score. In contrast, cerebrovascular levels of MCT1 are not altered in AD subjects and are not related to cognitive performance, making ketone bodies an attractive energy alternative for the elderly brain. Thirdly, we characterized in mice the transport of FGF21 involved in the regulation of energy metabolism in the CNS. Our results show that this hepatic hormone can reach the BCECs, interact with them and be transported to the BBB through a saturable mechanism independent of the phosphorylation of its receptor FGFR1. Efflux mechanisms also govern the transport of FGF21 from the brain to the blood. Brain FGF21 transport remains constant, both in aged 3xTg-AD mice mimicking amyloid and tau pathologies, and following consumption of a fat-enriched diet. In sum, these results show that the BBB is involved in several physiological processes of brain transport and metabolism but may also participate in pathological processes such as BIR. Our results support the targeting of the BBB in the research and development of therapeutics aimed at maintaining sufficient energy intake to sustain cognitive function in AD.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2015-2016 / La barrière hématoencéphalique (BHE) est une barrière biologique qui protège le cerveau de molécules potentiellement toxiques pour le SNC. Plusieurs études laissent penser que des modifications de la BHE ont lieu au cours de la maladie d’Alzheimer (MA). Ainsi, la BHE demeure un grand défi dans le développement de médicaments pour les maladies cérébrales. Cependant, des systèmes de transport biologique au niveau de la BHE pourraient être ciblés par des anticorps afin d’améliorer la disponibilité cérébrale de différents médicaments. Notre objectif était d’évaluer la BHE dans la MA et de quantifier l’accumulation cérébrale d’un anticorps monoclonal ciblant le récepteur de la transferrine (RTf). Dans la première partie du projet, nous avons évalué la BHE chez deux modèles de souris de la MA, des souris doubles (APP/PS1) et triples (3xTg-AD) transgéniques. Une diminution du volume vasculaire a été observée dans l’hippocampe des souris 3xTg-AD âgées de 6 à 18 mois par rapport aux souris témoins. Ces souris ont démontré une diminution du transport cérébral du glucose et de l'expression de GLUT1 à l’âge de 18 mois. En revanche, aucune différence n’a été observée chez les souris APP/PS1. Dans la deuxième partie du projet, nous avons étudié l’effet de l’allèle ε4 de l’apolipoprotéine E, un facteur de risque génétique majeur de la MA, sur la BHE. Les souris APOE4 ont démontré une réduction de la vascularisation cérébrale et du transport cérébral du glucose de manière dépendante de l’âge. De plus, une réduction de l’épaisseur de la lame basale, une augmentation de l’expression de RAGE et une diminution du passage cérébral du DHA ont été observées chez les souris APOE4 par rapport aux souris APOE2 et APOE3. Finalement, nous avons développé la technique de la perfusion cérébrale in situ pour quantifier l’accumulation cérébrale d’un anticorps fluorescent (Ri7) ciblant le RTf. Ainsi, nous avons confirmé l’accumulation cérébrale de Ri7 au niveau des cellules endothéliales en utilisant un mécanisme saturable et sans affecter l’intégrité physique de la BHE. Cet anticorps pourrait donc être utilisé pour modifier l’expression capillaire de différents récepteurs/transporteurs, ce qui pourrait être efficace dans le traitement de la MA. / The blood-brain barrier (BBB) is a biological barrier which protects the brain from potential toxic molecules. Several studies suggest that changes in the BBB occur in Alzheimer's disease (AD). On the other hand, the BBB is a major challenge in the development of drugs for cerebral diseases. However, biological transport systems at the BBB, such as the transferrin receptor (TfR), could be targeted with monoclonal antibodies to develop the technology of Trojan horse and improve the brain availability of different drugs. The aim of my PhD project was to assess the BBB in AD and quantify the brain uptake of a monoclonal antibody targeting the TfR. In the first part of the project, we evaluated the BBB in two mouse models of AD, doubles (APP / PS1) and triple (3xTg-AD) transgenic mice. A reduction of the vascular volume was observed in the hippocampus of 3xTg-AD mice aged 6-18 months compared to control mice. These mice showed a decrease in glucose cerebral transport and expression of GLUT1 at the age of 18 months. However, no difference was observed in APP/PS1 mice. In the second part of the project, we studied the effect of the ε4 allele of apolipoprotein E, a major genetic risk factor of AD, on the BBB. The APOE4 mice showed a reduction of the cerebral vascularization and glucose cerebral transport in age dependent manner. Moreover, a reduction in the thickness of the basement membrane, an increase in the expression of RAGE and a decrease in cerebral passage of DHA were observed in APOE4 mice compared to APOE2 and APOE3 mice. Finally, we developed the in situ brain perfusion technique to quantify the brain uptake of a fluorescent antibody (RI7) targeting the TfR. In this section, we confirmed the cerebral accumulation of RI7 in the endothelial cells. This accumulation was made without affecting the physical integrity of the BBB and using a saturable mechanism. Hence, this antibody could be used to modify the expression of various receptors/transporters in the cerebral capillary, which may be effective in the treatment of neurodegenerative diseases such as AD.

La barrière hémato-encéphalique protège le cerveau de par son imperméabilité. Cela empêche toutefois le passage de potentielles molécules thérapeutiques contre les maladies du système nerveux central. En effet, à cause de leurs poids moléculaire et de leurs propriétés physicochimiques, nombreuses sont les molécules thérapeutiques développées par l’industrie pharmaceutique qui ne parviennent pas à atteindre leur cible au cerveau car elles sont bloquées par cette barrière. Les objectifs de mes travaux sont donc de valider puis de modifier des formulations d’immunoliposomes PEGylés pour améliorer leur devenir intracellulaire dans les cellules endothéliales des capillaires cérébraux qui forment la barrière hématoencéphalique. Après injection chez la souris, les liposomes atteignent les capillaires mais nous ne sommes pas parvenus à démontrer qu’ils y livrent leur contenu. Pour se faire, différentes formulations ont été testées in vitro et in vivo chez des modèles murins. Cela a permis de confirmer que les anticorps et les lipides formant les immunoliposomes atteignent bien les cellules endothéliales des capillaires du cerveau. Toutefois, le devenir du contenu des immunoliposomes reste incertain. Par la suite, l’idée était d’utiliser des fragments Fab’ à la surface des liposomes plutôt que des anticorps complets. Toutefois, la digestion des anticorps n’est pas complète et l’obtention de fragments Fab’ pures très complexe. Cela reste donc à améliorer avant de conjuguer les fragments aux liposomes.