Les polymères présentant des liens phosphoesters dans leur squelette sont biodégradables et constituent une classe émergente de nouveaux biomatériaux, utiles notamment dans le domaine de la délivrance de médicaments. La pentavalence du phosphore offre de nombreuses possibilités d’en varier la structure ce qui permet d’envisager une gamme diversifiée de propriétés pour ces matériaux.Cette thèse envisage la synthèse et l’utilisation de nouveaux copolymères biséquencés de polyoxyde d’éthylène et de polyphosphotriester portant des insaturations pendantes comme plateforme pour l’élaboration de systèmes de délivrance avancés. D’une part, l’auto-assemblage en milieu aqueux de copolymères amphiphiles porteurs de groupes butènyles permet l’obtention de micelles à coeur réticulé dans lesquelles la doxorubicine peut être incorporée par imprégnation. Ces nanovecteurs micellaires montrent une stabilité et un taux d’encapsulation supérieurs aux systèmes non réticulés correspondants.D’autre part, des copolymères porteurs de groupes alcynyl ou allyl pendants sont convertis en copolymères doublement hydrophiles capables de complexer le calcium. Utilisés comme agent structurant pour la formation de particules de carbonate de calcium, ceux-ci permettent d’en réduire la taille et son hétérogénéité de façon remarquable. Le recours à un procédé utilisant le dioxyde de carbone à l’état supercritique conduit ainsi à des particules de 1.5μm.Enfin, l’ajout de lysozyme à ce procédé permet son encapsulation dans les particules de CaCO3, en préservant l’activité de cette protéine plus efficacement que le procédé conventionnel recourant à l’acide hyaluronique. / Polymers with repeating phosphoester linkages in the backbone are biodegradable and emerged as a promising class of novel biomaterials, especially in the field of drug delivery systems. The pentavalency of the phosphorus atom offers a large diversity of structures and as a consequence a wide range of properties for these materials.The thesis focused on the synthesis of novel well-defined diblock copolymers made of one hydrophilic polyethylene oxide (PEO) block and one polyphosphotriester (PPE) block bearing unsaturations as side-group, as a platform for the design of advanced drug delivery systems.Firstly, novel alkenyl PEO-b-PPE amphiphilic copolymers were self-assembled in water, taking profit of the unsaturations to prepare core cross-linked micelles. Doxorubicin could be successfully loaded by impregnation in these micellar nanocarriers leading to improved stability and loading as compared to the corresponding non-cross-linked systems.Besides, the alkynyl and allyl unsaturations of PEO-b-PPE copolymers were used to prepare novel double hydrophilic block copolymers exhibiting calcium complexation capabilities. They were found quite efficient as template for the formation of calcium carbonate particles providing particles of unprecedented small size, and high size homogeneity. The use of a supercritical carbon dioxide process with carboxylic acid containing copolymers allows reaching CaCO3 particles about 1.5 μm. Finally, we demonstrate that adding lysozyme to the process allows encapsulation of this enzyme into the CaCO3 carriers, the protein activity being better preserved by using the PPE-b-PEO as compared to more conventional hyaluronic acid as a template.

La dualité hydrophobe/hydrophile des molécules amphiphiles est à l'origine de leur autoassemblage en solution, sous forme de nombreuses structures supramoléculaires, telles que les micelles. Ce travail de thèse présente la formation, la caractérisation et l'étude de nouvelles micelles diacétylèniques photopolymérisables. Une première partie décrit ainsi lasynthèse de nouvelles micelles cationiques et l'étude de leur utilisation en tant qu'agent de transfert de gènes. Dans une seconde partie, nos travaux présentent l'étude de micelles polydiacétylèniques, porteuses de têtes polaires octaéthylèneglycol, comme potentiel système de délivrance de médicament. Les propriétés d'encapsulation de ces micelles ont été évaluées en présence d'un dérivé fullerène fluorescent. Puis, l'incorporation d'une sonde membranaire dans leur couronne lipophile a permis de réaliser une étude de leurs propriétés de délivrance in vitro. Une étude préliminaire de leur biodistribution in vivo a également été réalisée par tomographie à émission monophotonique grâce à la chélation d'un isotoperadioactif sur la surface des micelles. Enfin une dernière partie présente l'analyse de deux nouveaux auto-assemblages tubulaires obtenus au cours de nos travaux.

La tuberculose (TB) est un problème de santé mondiale majeur à l’origine de 10.4 millions de nouveaux cas et 1.8 millions de morts en 2015 selon l’Organisation Mondiale de la Santé (OMS). Cette maladie est causée par la bactérie Mycobacterium tuberculosis (Mtb) qui infecte principalement les poumons et se transmet par l'inhalation d’aérosols contaminés.Le traitement de TB nécessite la prise quotidienne d’antibiotiques pendant 6 mois, dont une mauvaise utilisation peut être à l’origine de l’apparition de souches Mtb multi-résistantes.La nouvelle stratégie de l’OMS, “End TB”, vise à réduire de 90% l’incidence de TB d'ici 2035. Pour y parvenir, il est important de définir de nouvelles approches pour réduire la durée et la toxicité des traitements et améliorer leur efficacité vis-à-vis des bactéries actives et latentes.L’approche abordée lors de ma thèse vise à utiliser des nanoparticules (NP) pour développer de nouvelles thérapies anti-TB. La bibliographie sur le sujet montre que cela pourrait être une stratégie prometteuse. Nous avons par conséquent étudié quatre applications potentielles des NP:1-Vectorisation des médicaments pour les administrer au niveau pulmonaire. L’éthionamide (ETH) est un antibiotique utilisé pour le traitement de TB avec des effets secondaires indésirables. L’ETH est une «pro-drogue» qui nécessite une activation par une monooxygenase bactérienne, dont l’efficacité peut être elle-même augmentée par des molécules chimiques appelées “booster”. Nous avons étudié l’effet de l’ETH et de booster co-encapsulés dans des NP de poly-β-cyclodextrine (pCD) pour le traitement de TB. Nous avons d’abord évalué leur efficacité in vitro sur la croissance extracellulaire et intracellulaire (dans les macrophages) de Mtb grâce à l'utilisation d'un système automatisé de microscopie confocale à haut contenu. Dans les deux essais, nous avons constaté que les médicaments conservaient leur activité après encapsulation et que les NP n'étaient pas cytotoxiques. L’efficacité de ces NP a ensuite été étudiée in vivo chez des souris infectées avec Mtb. La suspension de NP a été délivrée sous forme d’aérosols directement dans les poumons par voie endotrachéale à l’aide d’un Microsprayer Aerosolizer. Une réduction significative de la charge bactérienne dans les poumons de 3 log a été observée après 6 administrations de doses inférieures à celles thérapeutiques.2-Amélioration de la solubilité et biodisponibilité des antibiotiques. La Clofazimine (CLZ) est un antibiotique utilisé dans le traitement de la lèpre et pourrait être, au regard de son efficacité in vitro sur les souches de Mtb multi-résistantes, un candidat potentiel pour celui de TB. La CLZ est extrêmement lipophile, gênant ainsi sa solubilité. Dans notre étude, son encapsulation dans des particules de silice nanoporeuses a stabilisé l'état amorphe de la CLZ et a augmenté radicalement sa solubilité. Après encapsulation ou solubilisation dans le DMSO, la CLZ a d’autre part montré une activité antibactérienne similaire sur Mtb.3-Stabilisation des antibiotiques. La Vancomycine (VAN) est utilisée pour des applications cliniques comme alternative de la pénicilline dans le traitement de Staphylococcus aureus et pourrait être utilisée pour celui de TB. Alors que la VAN présente une faible stabilité dans les milieux biologiques, nous avons montré que l'encapsulation de cet antibiotique à l'intérieur de NP à base de PLGA a amélioré son efficacité tant sur les bactéries Mtb extracellulaires qu’intracellulaires.4-Activité antimycobacterial Intrinsèque de NP. Différentes NP (60 pCD, 1 NanoMOF et 1 NP en argent) ont été évaluées in vitro. Aucune n'a présenté d'activité antituberculeuse intrinsèque prometteuse.En conclusion et au regard des options thérapeutiques limitées pour combattre les souches résistantes et de la rareté de solutions innovantes dans le pipeline de découverte de médicament, ces travaux ont montré que les NP pouvaient constituer une approche anti-TB originale. / Tuberculosis (TB) is a major problem of global health, responsible for 10.4 million new cases and 1.8 million deaths in 2015 according to the World Health Organization (WHO). This disease is caused by inhalation of small aerosol droplets containing Mycobacterium tuberculosis (Mtb), and lungs are usually the major site of infection.TB can usually be treated with a daily six months course of standard, or first-line, anti-TB drugs. If first-line drugs are misused, the onset of multidrug-resistant Mtb can occur.The new WHO global public health strategy “End TB” aims at the reduction of TB incidence 90% by 2035. To reach these ambitious targets, new approaches are urgently needed to get a faster, less harmful and more-efficient treatment for active and latent TB.My thesis focused on the use of nanoparticles (NPs) to develop new anti-TB therapies. Our review of the literature showed that it could be a promising approach. Here, we investigated four potential uses of the NPs.1- Nanocarrier for pulmonary delivery of drugs. Ethionamide (ETH) is a second line antibiotic with high toxicity and several adverse side effects. ETH is a prodrug that requires bioactivation by a bacterial monooxygenase, which can be enhanced by chemical molecules named “boosters”. We investigated the simultaneous delivery of ETH and boosters coencapsulated in biodegradable poly-β-cyclodextrin (pCD) based NPs by the pulmonary route for the treatment of TB. First, we evaluated the in vitro efficacy of the designed formulations on Mtb extracellular growth and intracellular growth inside macrophages using an automated confocal high-content microscopy system. And we found for both assays that the drugs maintained their activity after encapsulation and the pCD were not cytotoxic. Given these promising results, their efficacy was then tested in vivo. The NPs suspension, administered directly into mouse lungs by endotracheal way using a Microsprayer® aerosolizer, was proved to be well-tolerated and led to a 3-log decrease of the pulmonary mycobacterial load after 6 administrations and using lower doses than the therapeutic ones.2- Enhancement of the solubility and the bioavailability of antibiotics. Clofazimine (CLZ) is an antibiotic usually used in a combination therapy for the treatment of leprosy and could be a potential candidate for the treatment of TB because of its in vitro efficacy on resistant Mtb strains. CLZ is extremely lipophilic and has important solubility problem. In our study, its encapsulation in nanoporous silica particles stabilized the amorphous state of CLZ and dramatically increased the drug solubility. On the other hand, CLZ encapsulated in nanoporous silica particles or efficiently dissolved in DMSO showed a similar antibacterial activity on Mtb, validating the assessment of solubility of CLZ by encapsulation.3- Improvement of the antibiotic stabilization. Vancomycin (VAN) is used for clinical applications for nearly 50 years as a penicillin alternative to treat penicillinase-producing strains of Staphylococcus aureus. VAN can be used for TB treatment as a repurpose. While VAN presented low stability in biological media at 37°C, we showed that the encapsulation of this antibiotic inside PLGA-based NPs enhanced its efficacy both on extracellular and intracellular bacteria.4- Intrinsic antimycobacterial activity of NPs. Different NPs (60 pCD, 1 NanoMOF, and 1 silver NP) were tested in vitro but none presented promising intrinsic antitubercular activity. However some pCD were slightly active in vitro on extracellular Mtb but cytotoxic.In conclusion, these works demonstrated that nanoparticles can provide a novel anti-TB approach regarding the limited therapeutic options to fight drug-resistant Mtb and the scarcity of novel antituberculosis drugs in the drug discovery pipeline.

Le développement de méthodes de délivrance de médicaments ciblées est devenu un objectif primordial dans le cadre des thérapies anticancéreuses. Dans ce contexte, il est possible de combiner l’utilisation de microgouttes de perfluorocarbone (PFC) avec des ultrasons afin de déclencher à distance et de façon spatialement contrôlée la vaporisation du PFC, et donc l’ouverture de ces microgouttes et la libération de leur contenu. Nous avons ainsi pu démontrer la possibilité d’utiliser ces microgouttes de PFC afin de contrôler spatialement mais également temporellement une réaction chimique spontanée comme la cycloaddition non catalysée entre un azoture et un alcyne. Nous avons ensuite montré que cette stratégie de chimie in situ pouvait être appliquée avec succès à l’activation locale in vitro de pro-drogues de la doxorubicine et de la monométhylauristatine E par la β-glucuronidase, ouvrant ainsi la voie à la fabrication de médicaments directement dans les tumeurs. Une stratégie de mélange microfluidique a également été étudiée. Le caractère laminaire des écoulements de fluides en microfluidique rendant le mélange entre fluides particulièrement lent, il est donc nécessaire de concevoir des méthodes de mélange efficaces dans l’optique de créer de véritables « laboratoires sur puce ». Nous avons ainsi pu montrer qu’une généralisation du concept de vaporisation du PFC par ultrasons pouvait permettre d’accéder à une méthode de mélange microfluidique rapide et efficace. / Development of targeted drug-delivery methods has become an increasingly important research field in cancer therapy. In this context, perfluorocarbon (PFC) microdroplets can be combined with ultrasound. The latter can remotely trigger the vaporization of the PFC phase, thus opening the microdroplets and releasing their content in a spatially controlled manner. In this work, we were able to establish that these PFC droplets could be used to control both temporally and spatially a spontaneous chemical reaction such as the non-catalyzed azide-alkyne cycloaddition. This « in situ chemistry » strategy was also successfully applied to the in vitro localized release of either a doxorubicin or a monomethylauristatin E prodrug and their subsequent activation by a specific enzyme, the β glucuronidase. We believe that such strategy could lead to drug synthesis directly into the tumors. A new microfluidic mixing method was also developed. Flows are typically laminar in microfluidic systems, which impedes an efficient and fast mixing between fluids. In order to design fully functionnal « labs on chips », mixing methods need to be implemented. In this context, we showed that the vaporization of a PFC phase under the focus of an ultrasound transducer could be used to achieve fast and efficient mixing in a microfluidic channel.

La dualité hydrophobe/hydrophile des molécules amphiphiles est à l’origine de leur autoassemblage en solution, sous forme de nombreuses structures supramoléculaires, telles que les micelles. Ce travail de thèse présente la formation, la caractérisation et l’étude de nouvelles micelles diacétylèniques photopolymérisables. Une première partie décrit ainsi lasynthèse de nouvelles micelles cationiques et l’étude de leur utilisation en tant qu’agent de transfert de gènes. Dans une seconde partie, nos travaux présentent l’étude de micelles polydiacétylèniques, porteuses de têtes polaires octaéthylèneglycol, comme potentiel système de délivrance de médicament. Les propriétés d’encapsulation de ces micelles ont été évaluées en présence d’un dérivé fullerène fluorescent. Puis, l’incorporation d’une sonde membranaire dans leur couronne lipophile a permis de réaliser une étude de leurs propriétés de délivrance in vitro. Une étude préliminaire de leur biodistribution in vivo a également été réalisée par tomographie à émission monophotonique grâce à la chélation d’un isotoperadioactif sur la surface des micelles. Enfin une dernière partie présente l’analyse de deux nouveaux auto-assemblages tubulaires obtenus au cours de nos travaux. / The hydrophobic/hydrophilic duality of amphiphilic molecules is at the origin of their selfassembly in solution, into many supramolecular structures such as micelles. This thesis presents the formation, characterization and study of new photopolymerizable diacetylenic micelles. The first part describes the synthesis of new cationic micelles and the study of theiruse as gene transfer agent. In the second part, our work presents the study of polydiacetylene micelles, bearing polar heads octaétylèneglycol as potential drug delivery system. The encapsulation properties of these micelles were first evaluated in the presence of a fluorescent fullerene derivative. Then, the incorporation of a membrane probe in their lipophilic shell has allowed a study of their in vitro delivery properties. Finally a study of their in vivo biodistribution was also carried out by single photon emission tomography through the chelation of a radioactive isotope on micelle surface. Finally the last part presents theanalysis of two new tubularself-assemblies, obtained during our work.

La photolibération d'agents biologiques cagés par des groupements protecteurs photolabiles (PPGs) a récemment attiré un intérêt croissant en thérapie et physiologie. La combinaison de cet outil avec les avantages de l'absorption à deux photons (2PA) dans le proche IR est cependant un défi. Dans ces travaux, nous présentons deux voies différentes vers de nouveaux décageurs efficaces en 2PA.Nous élaborons d’abord une série de systèmes tandem basés sur le FRET, combinant des antennes quadrupolaires 2PA avec des modules PPGs appropriés. La modification des blocs constitutifs de ces composés nous a permis de moduler les paramètres clés tels que les propriétés photophysiques, l'efficacité de FRET et la cinétique de photolibération. Les systèmes synergiques à base de coumarines, dans lesquels la paire donneur-accepteur est la plus adaptée, ont finalement conduit à des valeurs de δu record pour la libération d’acides carboxyliques.La problématique critique de solubilité en milieu biologique a ensuite été étudiée en incorporant des motifs hydrosolubilisants dans nos systèmes coopératifs. De nouveaux outils hydrophiles et amphiphiles, adaptés respectivement à la délivrance de neurotransmetteurs et la thérapie anticancéreuse, ont ainsi été développés à partir de nos systèmes tandem.Enfin, pour mieux comprendre les relations structure-propriétés dans les PPGs de la famille des coumarines, nous avons synthétisé une série de cages DEAC π-étendues portant différents groupements électroattracteurs, et évalué leur efficacité pour la libération de glycine. Cette étude nous a permis de faire un pas vers la rationalisation du rendement quantique de photolibération chez les PPGs de ce type. / Photolabile protecting groups (PPGs) have attracted growing interests in many fields of chemistry and biology. Light-induced release of biological agents, commonly known as “uncaging”, has thus emerged as an interesting process for drug delivery or investigation of biological phenomena. Combining this tool with the intrinsic advantages of two-photon (2P) excitation (2PE) in the NIR is however a challenge. In this work, we use different engineering routes towards new efficient 2P uncagers.First we demonstrate that combining quadrupolar 2P light harvesting antennas with suitable uncaging subunits leads to efficient release of active molecules upon 2PE. In these FRET-based systems, gradual adjustments of the constitutive building blocks allowed us to tune key parameters such as photophysical properties, FRET efficiency, and kinetics of photorelease. In particular, coumarin-based tandem systems, in which absorption and emission of the donor-acceptor pair best match, eventually led to record δu values for uncaging of carboxylic acids.We then assessed the critical water-solubility issue by introducing hydrophilic units onto our cooperative PPGs. New hydrophilic and amphiphilic systems, suited for controlled release of neurotransmitters or anti-cancer agents, were designed from our multi-chromophoric systems.Finally, in our effort towards better understanding of the structure-properties relationships in coumarin PPGs, we synthesized a small library of π-extended DEAC cages bearing strong electron-withdrawing moieties, and assessed their efficacy for 2P uncaging of glycine. With this study, a step was made towards rationalization of the uncaging quantum yield in coumarin cages.

Les ultrasons (US) thérapeutiques sont devenus un sujet d'intérêt croissant en ophtalmologie. Les ultrasons focalisés de haute intensité (HIFU) pour le traitement du glaucome et pour la délivrance de médicaments dans l'oeil sont les deux principaux domaines de recherche dans ce domaine. Cette thèse traite des deux sujets en deux parties distinctes : l'administration de médicaments ou drug delivery par d'ultrasons (USDD) à travers la sclère et la caractérisation par rayonnement infrarouge (IR) d'un dispositif HIFU ophtalmique pour le traitement du glaucome. Bien que plus perméable que la cornée, l'administration de médicaments efficace à travers la sclère reste un réel challenge. Dans ce travail, nous avons évalué l'effet d'une propagation d'us en mode pulsé sur l'administration de médicaments à travers la sclère. Parmi les mécanismes sous-jacents, la cavitation semble être un contributeur à une USDD renforcée. L'activité maximale de cavitation sous-jacente à une émission d'ultrasons en mode pulsé peut donc être une méthodologie viable pour l'amélioration de l'administration de médicaments à travers l'oeil. Dans la deuxième partie de la thèse, une nouvelle méthode de caractérisation ultrasonore de terrain a été développée pour un dispositif HIFU multi-éléments. Ce dispositif médical développé par Eyetechcare est destiné au traitement du glaucome réfractaire (Rillieux -la-pape, France). Une alternative basée sur la thermographie par infra-rouge a été développée pour une évaluation rapide et qualitative de la distribution d'intensité émise spécifiquement par ce dispositif à haute fréquence (19-21 mhz) constitué de multiéléments à focalisation en ligne. Cette méthodologie permettra de caractériser les sondes de thérapie à l'échelle industrielle / Therapeutic ultrasound has become a topic of growing interest in ophthalmology. High intensity focused ultrasound (HIFU) for the treatment of glaucoma and ultrasound (US) drug delivery are the two main areas of research in this field. This work addresses these domains in two separate parts: transscleral ultrasound drug delivery (USDD), and infrared (IR) field characterization of an ophthalmic HIFU device for glaucoma treatment. The sclera is a promising pathway for ocular drug delivery, since transscleral administration can address both the anterior and posterior segments of the eye. Due to the low permeability however, efficient drug delivery is challenging. In this study, HIFU was investigated as a potential modality for an enhanced transscleral drug delivery (in vitro). Among US effects, cavitation was shown to be the major contributor to an enhanced USDD. A pulsed US protocol designed to maximum cavitation activity may therefore be a viable method for enhancing ocular drug delivery. In the second part, a new method of ultrasonic field characterization was developed for a multi-element HIFU device. This system is designed and produced for glaucoma treatment by Eyetechcare Company (Rillieux-la-Pape, France). The traditional hydrophone method for field characterization was prohibitively slow on an industrial scale. An alternative modality for rapid qualitative assessment of the intensity distribution based on infra-red (IR) thermography was developed specific to this high frequency (19-21 MHz) device with line-focus US radiators. The second part of the study was aimed to expand the application of a R&D technique for ultrasonic field characterization to an industrial scale

La chimiothérapie systémique par voie intraveineuse, essentiellement réservée aux cancers avancés, n'est pas ciblée sur la tumeur, il est très difficile d’atteindre des niveaux thérapeutiques en intra tumoral, et ses effets secondaires et sa toxicité sont doses-limitantes.La chimiothérapie localisée pourrait permettre :1) la stabilisation des molécules médicamenteuses incorporées une seule administration médicamenteuse,2) une libération prolongée et contrôlée du médicament pour assurer une diffusion adéquate et l'absorption par les cellules cancéreuses sur plusieurs cycles de division cellulaire 3) le chargement de molécules de chimiothérapie insolubles dans l’eau, 4) l’apport direct au site de la maladie, 6) des effets secondaires diminués en évitant la circulation systémique,7) des résections chirurgicales moindres en traitant les marges de la tumeur. Nous nous sommes plus particulièrement intéressés aux cancers gynécologiques. Nous avons étudié les effets pharmacologiques et cliniques de microsphères chargées en doxorubicine (Doxo) sur un modèle de carcinose péritonéale et de tumeur de glande mammaire, et étudié le profil de diffusion ganglionnaire de divers implants non chargés. 12 jours après injection laparoscopique de tumeurs VX2 sur les ligaments larges droits et gauches de lapines WNZ 12 une injection laparoscopique de 0,5 ml de microsphères chargées ou non de Doxo (respectivement DM, groupe 1 et BM, groupe 2) a été réalisée de façon aléatoire d’un côté ou de l’autre, en sous péritonéal, au site tumoral. 7 jours après les ligaments larges, l’utérus, les ovaires, les orifices de trocarts, les intestins, la vessie, le foie et les poumons ont été examinés en macroscopie et microscopie. Le volume tumoral était plus faible dans le groupe 1 (3,6 ± 3,2 cm) par rapport au groupe 2 (8,9 ± 5,4 cm) (MW, p = 0,0179). La nécrose a été observée autour de toutes les DM, sans nécrose autour des BM. La concentration de Doxo était de 2,1 ± 2,7 uM aux limites tumorales, au-dessus du niveau thérapeutique de 1,0 uM. Sur un autre modèle, 19 jours après injection locale de suspensions tumorales de VX2 sur la deuxième glande mammaire de lapines WNZ chaque glande a été aléatoirement traitée par injection locale de 0,5 ml de microsphères chargées ou non de Doxo (HSDOXO, Groupe1, et HS, groupe 2).Pour les tumeurs de moins de 5 cm3 ou 2 cm de diamètre avant traitement, le volume final était plus faible dans le groupe 1 par rapport à groupe2 (respectivement p<0.008 et p<0.3, MW)et la croissance tumorale a été diminuée après injection de HSDOXO par rapport à HS. En microscopie une nécrose tissulaire a été observée autour des HSDOXO en extratumoral, sans nécrose autour des HS.Nous avons enfin étudié la diffusion de particules de diverses tailles, non chargées, au ganglion sentinelle d’une tumeur de glande mammaire . Les animaux ont été répartis en trois groupes de trois, chacun d'eux recevant des particules de 100 nM, 1 uM ou 10 uM. Cinq jours après traitement, l'intensité de fluorescence a été évaluée par lampe UV. Le ganglion sentinelle a été disséqué selon la technique du bleu, avant curage complet. Les premiers résultats montrent la capture de particules de 1 et 100µm par les ganglions tumoraux mais aussi dans les ganglions sains, ce qui permettrait d’envisager un traitement ganglionnaire préventif et curatif.De plus en plus de tumeurs seront décelées au stade local. Par ailleurs l'identification des phénotypes génomiques permettra un traitement personnalisé « à la carte ». On pourrait envisager un dispositif de délivrance programmable traitant tous les aspects de la maladie, de l'inhibition de la croissance tumorale et de l'angiogenèse à la promotion de la cicatrisation des tissus normaux. / Systemic chemotherapy is mainly reserved for advanced cancers, is not targeted to the tumor, it is very difficult to achieve intratumoral therapeutic levels and its side effects and toxicity are dose-limiting.Local chemotherapy may have several advantages:1) stabilization of embedded drug molecules and preservation of anticancer activity,2) controlled and prolonged drug release to ensure adequate diffusion and uptake into cancer cells over many cycles of tumor cell division, 3) loading and release of water-insoluble chemotherapeutics, 4) direct delivery to the site of disease, 5) one-time administration of the drug, 6) diminished side effects due to the avoidance of systemic circulation of chemotherapeutic drugs.We were particularly interested in gynecological cancers. We studied the pharmacological and clinical effects of doxorubicin-loaded microspheres (Doxo) in a model of peritoneal carcinomatosis,a model of mammary gland tumor, and studied the diffusion profile of various micro and nanoparticles in tumoral and non tumoral lymph nodes.12 days after laparoscopic injection of VX2 tumors on the right and left broad ligament of WNZ rabbits laparoscopic injection of 0.5 ml of microspheres loaded or not with Doxo (DM or Group 1, BM Group 2 respectively) was conducted randomly to one side or another, at the sub peritoneal tumor site. 7 days after the broad ligaments, uterus, ovaries, trocars, bowels, bladder, liver and lungs were examined macroscopically and microscopically. The tumor volume was lower in group 1 (3.6 ± 3.2 cm) compared with group 2 (8.9 ± 5.4 cm) (MW, p = 0.0179). Necrosis was observed around all DM without necrosis around the BM. Doxo concentration was 2.1 ± 2.7 µM at the tumor margins, above the therapeutic level of 1.0 uM.On another model, 19 days after local injection of VX2 tumor suspensions in the second mammary gland of WNZ rabbits each gland was randomly treated by local injection of 0.5 ml of microspheres loaded or not with Doxo (HSDOXO, Group1, and HS Group 2).For tumors less than 5 cm3 or 2 cm in diameter before treatment, the final volume was lower in group 1 compared to Group 2 (p <0.008 and p <0.3, MW) and tumor growth was reduced after HSDOXO injection compared to HS. Microscopic tissue necrosis was observed around extratumoral HSDOXO without necrosis around the HS.We finally studied the diffusion of unloaded particles of various sizes on the lymph nodes of a mammary gland tumor. The animals were divided into three groups of three, each receiving particles of 100 nm, 1 µm or 10 µm. Five days after treatment, the fluorescence intensity was measured by UV lamp. The sentinel lymph node was dissected according to the technique of blue dye.The first results show the capture of 1 μm and 100μm particles by the tumoral and non tumoral lymph nodes, which would consider a preventive and curative treatment of the nodes.Since more and more tumors are detected at the local stage and with the identification of genomic phenotypes, a personalized local chemotherapy could be the next step of cancer therapy. One could imagine a programmable controlled drug delivery device dealing with all aspects of the disease, inhibition of tumor growth and angiogenesis, while promoting the healing of normal tissues.

Cette étude décrit le développement de systèmes nanostructurés muco-adhésives, qui comprennent les nanoparticules décorées avec du chitosane et les films contenant des nanoparticules, visant la libération buccale de la curcumine. Deux différents systèmes de nanoparticules ont été développés: les nanoparticules de polycaprolactone (PCL) et les nanoparticules xyloglucane-bloc-polycaprolactone (XGO-b-PCL). Les nanoparticules de PCL ont été préparées par la technique de nanoprécipitation, alors que les nanoparticules XGO-b-PCL ont été préparées par la méthode du co-solvant. Les deux systèmes colloïdaux ont montré une forme sphérique et distribution monodisperse de particules. La décoration des nanoparticules avec du chitosane a été confirmée en mesurant la taille des particules et le potentiel zêta. Les études de la diffusion dynamique de la lumière (DLS) montrent un rayon hydrodynamique autour de 100 nm pour les nanoparticules de PCL et 50 nm pour les nanoparticules de XGO-b-PCL. Les suspensions de nanoparticules chargées en curcumine présentent des valeurs d'efficacité d'encapsulation proche de 100 %, et un taux moyen de principe actif autour de 450 μg/mL et 180 μg/mL pour les nanoparticules de PCL et XGO-b-PCL, respectivement. Les systèmes de nanoparticules ont aussi été caractérisées par la technique d'analyse du suivi des nanoparticules (NTA) et microscopie électronique à transmission (MET). Les propriétés mucoadhésives des nanoparticules ont été évaluées en mesurant les interactions de ces systèmes avec la glycoprotéine mucine (mucine sous-maxillaire bovine, BSM) par diffusion dynamique de la lumière (DLS), microbalance à cristal de quartz avec la mesure de dissipation d'énergie (QCM-D) et résonance plasmonique de surface (SPR). Toutes les nanoparticules décorées avec du chitosane ont démontré une excellente capacité d'interaction avec la mucine via de forces électrostatiques formées entre les groupes amines du polysaccharide et les groupes chargés négativement de la glycoprotéine, indiquant leur potentiel comme vecteurs mucoadhésives de médicaments. Les nanoparticules PCL ont aussi été caractérisées en termes de perméabilité et de rétention de curcumine à travers la muqueuse oesophagienne de porc. La rétention de concentrations de curcumine dans la muqueuse indique la possibilité d'obtention des effets locaux sur la surface muqueuse. Les études in vitro ont montré que les nanoparticules de PCL et XGO-b-PCL contenant la curcumine ont présenté une activité cytotoxique plus petite par rapport à la curcumine libre. Les nanoparticules de PCL contenant de la curcumine ont aussi démontré une activité antimicrobienne contre Candida albicans, ce qui suggère leur potentiel utilisation dans le traitement des infections fungiques. Les films mucoadhésifs contenant des nanoparticules ont été préparés par la technique de " casting ", après l'incorporation des nanoparticules de PCL dans les solutions de chitosane plastifié. Les films obtenus en utilisant du chitosane de moyenne et haute masse molaire sont homogènes et flexibles. Les nanoparticules de PCL chargées de curcumine étaient uniformément distribuées sur les surfaces des films, comme le montrent les images de microscopie à force atomique (AFM) et de microscopie électronique à balayage de haute résolution (MEB-FEG). L'analyse par MEB-FEG des sections transversales des films a démontré la présence de nanoparticules à l'intérieur des films. En plus, les films ont montré un taux important d'hydratation en milieu salivaire et une libération contrôlée-prolongée de la curcumine. Par conséquent, les résultats obtenus indiquent que les systèmes mucoadhésives développés, nanoparticules décorées avec du chitosane et films contenant des nanoparticules, offrent une nouvelle stratégie pour la libération buccale de la curcumine, et sont potentiellement intéressant dans des applications de traitement locaux des maladies de la cavité orale.

Cette étude décrit le développement de systèmes nanostructurés muco-adhésives, qui comprennent les nanoparticules décorées avec du chitosane et les films contenant des nanoparticules, visant la libération buccale de la curcumine. Deux différents systèmes de nanoparticules ont été développés: les nanoparticules de polycaprolactone (PCL) et les nanoparticules xyloglucane-bloc-polycaprolactone (XGO-b-PCL). Les nanoparticules de PCL ont été préparées par la technique de nanoprécipitation, alors que les nanoparticules XGO-b-PCL ont été préparées par la méthode du co-solvant. Les deux systèmes colloïdaux ont montré une forme sphérique et distribution monodisperse de particules. La décoration des nanoparticules avec du chitosane a été confirmée en mesurant la taille des particules et le potentiel zêta. Les études de la diffusion dynamique de la lumière (DLS) montrent un rayon hydrodynamique autour de 100 nm pour les nanoparticules de PCL et 50 nm pour les nanoparticules de XGO-b-PCL. Les suspensions de nanoparticules chargées en curcumine présentent des valeurs d'efficacité d'encapsulation proche de 100 %, et un taux moyen de principe actif autour de 450 μg/mL et 180 μg/mL pour les nanoparticules de PCL et XGO-b-PCL, respectivement. Les systèmes de nanoparticules ont aussi été caractérisées par la technique d'analyse du suivi des nanoparticules (NTA) et microscopie électronique à transmission (MET). Les propriétés mucoadhésives des nanoparticules ont été évaluées en mesurant les interactions de ces systèmes avec la glycoprotéine mucine (mucine sous-maxillaire bovine, BSM) par diffusion dynamique de la lumière (DLS), microbalance à cristal de quartz avec la mesure de dissipation d'énergie (QCM-D) et résonance plasmonique de surface (SPR). Toutes les nanoparticules décorées avec du chitosane ont démontré une excellente capacité d'interaction avec la mucine via de forces électrostatiques formées entre les groupes amines du polysaccharide et les groupes chargés négativement de la glycoprotéine, indiquant leur potentiel comme vecteurs mucoadhésives de médicaments. Les nanoparticules PCL ont aussi été caractérisées en termes de perméabilité et de rétention de curcumine à travers la muqueuse oesophagienne de porc. La rétention de concentrations de curcumine dans la muqueuse indique la possibilité d'obtention des effets locaux sur la surface muqueuse. Les études in vitro ont montré que les nanoparticules de PCL et XGO-b-PCL contenant la curcumine ont présenté une activité cytotoxique plus petite par rapport à la curcumine libre. Les nanoparticules de PCL contenant de la curcumine ont aussi démontré une activité antimicrobienne contre Candida albicans, ce qui suggère leur potentiel utilisation dans le traitement des infections fungiques. Les films mucoadhésifs contenant des nanoparticules ont été préparés par la technique de « casting », après l'incorporation des nanoparticules de PCL dans les solutions de chitosane plastifié. Les films obtenus en utilisant du chitosane de moyenne et haute masse molaire sont homogènes et flexibles. Les nanoparticules de PCL chargées de curcumine étaient uniformément distribuées sur les surfaces des films, comme le montrent les images de microscopie à force atomique (AFM) et de microscopie électronique à balayage de haute résolution (MEB-FEG). L'analyse par MEB-FEG des sections transversales des films a démontré la présence de nanoparticules à l'intérieur des films. En plus, les films ont montré un taux important d'hydratation en milieu salivaire et une libération contrôlée-prolongée de la curcumine. Par conséquent, les résultats obtenus indiquent que les systèmes mucoadhésives développés, nanoparticules décorées avec du chitosane et films contenant des nanoparticules, offrent une nouvelle stratégie pour la libération buccale de la curcumine, et sont potentiellement intéressant dans des applications de traitement locaux des maladies de la cavité orale. / This study describes the development of mucoadhesive nanostructured systems, including chitosan-coated nanoparticles and films containing nanoparticles, aiming the buccal delivery of curcumin. Two different systems of nanoparticles were developed: polycaprolactone (PCL) nanoparticles and xyloglucan-block-polycaprolactone (XGO-b-PCL) nanoparticles. PCL nanoparticles were prepared by the nanoprecipitation technique, while XGO-b-PCL nanoparticles were prepared by the co-solvent method. Both colloidal systems displayed spherical shape and monodisperse distribution of particles. The decoration of nanoparticles with chitosan was confirmed by particle size and zeta potential measurements. Dynamic light scattering (DLS) studies shown hydrodynamic radius around of 100 nm for PCL nanoparticles, and 50 nm for XGO-b-PCL nanoparticles. Curcumin-loaded nanoparticle suspensions exhibited encapsulation efficiency values close to 100 %, and a mean drug content about of 450 μg/mL and 180 μg/mL for PCL and XGO-b-PCL nanoparticles, respectively. Nanoparticle systems were also characterized by nanoparticle tracking analysis (NTA) and transmission electron microscopy (TEM). The mucoadhesive properties of nanoparticles were evaluated by monitoring the interactions of these systems with glycoprotein mucin (bovine submaxillary mucin, BSM) by dynamic light scattering (DLS), quartz crystal microbalance with dissipation monitoring (QCM-D) and surface plasmon resonance (SPR). All chitosan-coated nanoparticles demonstrate excellent ability to interact with mucin though electrostatic forces formed between amino groups of polysaccharide and negatively charged groups of glycoprotein, indicating their potential as mucoadhesive drug carriers. PCL nanoparticles were also characterized in terms of curcumin permeability and retention across the porcine esophageal mucosa. Amount of curcumin retained in the mucosa highlights the possibility of application for obtaining local effects on the mucosal surface. In vitro studies demonstrated that curcumin into copolymer nanoparticles showed reduced cytotoxicity when compared to free drug. Curcumin-loaded PCL nanoparticles also exhibited antimicrobial activity against Candida albicans strains, suggesting their potential use in the treatment of fungal infections. Mucoadhesive films containing nanoparticles were prepared using the casting technique, after the incorporation of PCL nanoparticles in plasticized chitosan solutions. Films obtained using medium and high molar mass chitosan showed to be homogeneous and flexible. Curcumin-loaded PCL nanoparticles were uniformly distributed on the films surface, as evidenced by atomic force microscopy (AFM) and high-resolution scanning electron microscopy (FEG-SEM) images. Analyses of films cross sections by FEG-SEM demonstrate the presence of nanoparticles inside the films. In addition, films showed good rate of hydration in saliva medium, and in vitro prolonged-controlled delivery of curcumin. Therefore, the results obtained indicate that the developed mucoadhesive systems, chitosan-coated nanoparticles and films containing nanoparticles, offer a novel strategy to buccal curcumin delivery and have potential applications in the local treatment of oral cavity disease.