Au cours de ce travail de thèse nous avons proposé une stratégie de ciblage des macrophages alvéolaires afin d’y vectoriser des glucocorticoïdes. Une prodrogue de budésonide, le palmitate de budésonide (BP) a été synthétisée dans le but de prolonger sa demi-vie dans les poumons après inhalation. Des nanoparticules PEGylées de BP ont été développées et étudiées pour obtenir une formulation stable avec des caractéristiques physico-chimiques appropriées et un taux de charge élevé pour pénétrer dans les macrophages alvéolaires, cellules centrales dans l'inflammation pulmonaire. Des tests in vitro sur les macrophages RAW 264.7 ont confirmé l'activité anti-inflammatoire et l'absence de cytotoxicité des nanoparticules. Celles-ci ont ensuite été séchée au sein de microparticules Troyennes obtenues par atomisation-séchage afin de faciliter leur administration pulmonaire sous forme de poudres et libérer les nanoparticules à proximité des alvéoles pulmonaires. Les microparticulessphériques creuses contenant de 0 % à 20 % de nanoparticules de BP présentent des diamètres aérodynamiques et une fraction de particules fines appropriés pour la délivrance pulmonaire. Les études pharmacocinétiques in vivo montrent des concentrations élevées et prolongées de budésonide dans les poumons, avec de faibles concentrations plasmatiques. Dans la deuxième partie de cette thèse, une autre stratégie de ciblage des macrophages a été évaluée par la décoration de la surface des nanoparticules avec du mannose. Après la synthèse d'un lipide mannosylé, des nanoparticules ont été formulées et caractérisées, démontrant un taux de charge élevé et une bonne stabilité jusqu'à 30 jours. Des tests in vitro sur les macrophages RAW 264.7 ont montré que la présence du mannose à la surface augmente l'internalisation des nanoparticules d’un facteur 2 après 48 h d'incubation, par rapport aux nanoparticules PEGylées. / This work focuses on strategies to target glucocorticoids to alveolar macrophages. We have synthesized a budesonide prodrug, budesonide palmitate (BP), increasing its lipophilicity to extend drug half-life in the lungs. BP PEGylated nanoparticles were developed and studied to obtain a stable formulation with suitable physicochemical characteristics and high drug loading to enter alveolar macrophages, key players in lung inflammation. In vitro tests on RAW 264.7 macrophages confirmed the anti-inflammatory activity and absence of cytotoxicity of nanoparticles. These were then encapsulated into Trojan microparticles obtained by spray-drying to facilitate their delivery to the lung as dry powders and release nanoparticles directly to the pulmonary alveoli. Spherical hollow microparticles containing from 0 % to 20 % of BP nanoparticles presented suitable aerodynamic diameters and fine particle fraction for lung delivery. In vivo pharmacokinetic studies demonstrated high and extended budesonide concentrations in the lungs, with low plasma concentrations. In the second part of this thesis, another macrophage targeting strategy was assessed by decoration of nanoparticle surface with mannose. After synthesis of a mannosylated lipid, nanoparticles were formulated and characterized, demonstrating high drug loading and stability up to 30 days. In vitro tests on RAW 264.7 macrophages showed that the presence of mannose on the surface increases nanoparticles internalization 2 fold after 48 h incubation, as compared with PEGylated nanoparticles.

La distribution in vivo des médicaments est étudiée par des techniques quantitatives faiblement ou non résolues spatialement. Avec l'apparition des thérapies personnalisées, des études plus approfondies sont nécessaires pour connaître précisément le comportement des molécules vectorisées sous la forme de nanoparticules (NPs). Dans le cadre du programme européen Ternanomed, ce projet de recherche a pour objectif d’évaluer la capacité de deux techniques d’imagerie appliquées à l’étude de la distribution de nanomédicaments à base de squalène et de Cis platine (Cis-Pt). Ces deux techniques ont été sélectionnées pour leur apport d’informations complémentaires à l’échelle des organes et des tissus : i) l’imagerie par résonnance magnétique (IRM) pour suivre in vivo la biodistribution de NPs modèles à base de Cis-Pt et BiSqualène (BiSQ), marquées par des agents de contraste type oxyde de fer (USPIO), ii) l’imagerie de microfluorescence X, couplée au rayonnement synchrotron (SR-μXRF), qui ne nécessite pas de marquage préalable des nanomédicaments, pour le suivi tissulaire du Cis-Pt.Concernant l’approche par IRM, nous avons encapsulé avec succès nos USPIO synthétisées au sein des NPs de Cis-Pt BiSQ (210nm, polydispersité 0,1), tout en leur conférant un pouvoir contrastant à 7 tesla (r2=404 ms.mol-1 et r1=3 ms.mol-1). Ces NPs nouvellement préparées sont également traçables chez notre modèle murin Nudes. Les résultats de biodistribution montrent une arrivée rapide du contraste dans les organes épurateurs : le foie et la rate (5 minutes après l’injection). Au final, l’analyse par IRM a permis d’obtenir les données de biodistribution en temps réel des NPs à base de Cis Pt BiSQ, grâce au suivi du contraste apporté par les USPIO encapsulés. Concernant l’imagerie par SR-μXRF, nous avons démontré que cette technique est suffisamment sensible pour détecter et cartographier le Cis-Pt, vectorisé par nos NPs modèles. La distribution du Cis Pt a été quantifiée localement à partir d’une référence interne de concentration connue, le Zinc, à partir de notre méthode validée par le dosage globale du Platine par spectrométrie d’absorption atomique. Lorsque notre référence tissulaire n’est pas distribuée de façon homogène, une méthode semi-quantitative a été mise au point pour comparer la distribution à 2h, 8h et 24h, tel qu’au niveau des coupes de tumeurs PANC-1.Au final, ces travaux ont permis de démontrer, que la SR-μXRF et l’IRM sont des approches de choix pour l’étude pharmacocinétique et pharmacodynamique de nanomédicaments tels que les NPs à base de Cis-Pt. La technique de microfluorescence X contribue au caractère original et pionnier de ce travail de recherche, apportant des nouveaux résultats de détection et quantification important dans le domaine des nanomédecines. / Nowadays, the in vivo distribution of drugs is studied by non-spatial or partially spatial quantitative techniques. With the development of personalized therapies, many studies are required to know the in vivo behaviour of these innovative treatments, which target drugs, such as nanoparticles (NPs). Into the European funded program Ternanomed, the aim of this multidisciplinary research project was to evaluate two complementary imaging methods to study the distribution of squalene and Cis platinum (Cis Pt) NPs. The 2 imaging methods were selected to provide complementary data at the scale of organs and tissues: i) Magnetic resonance imaging (MRI) to monitor the in vivo biodistribution of NPs models based on Cis-Pt and BiSqualene (BiSQ), labelled with "UltraSmall Iron Oxide Particle" (USPIO) contrast agents, ii) X-ray microfluorescence imaging, coupled with synchrotron radiation (SR-μXRF) without any labelling of these nanomedicines, by following the Cis-Pt drug distribution into tissues.Regarding the MRI approach, we first successfully prepared Cis-Pt BiSQ NPs loading with USPIO (210nm, polydispersity 0,1). These NPs were given a contrast at 7 Tesla (r2 = 404 ms.mol-1 and r1 = 3 ms.mol-1). These newly prepared and characterized NPs were also trackable into our Nude murine model. The results show a rapid arrival of contrast in the liver and spleen scavengers (5 minutes after injection). Ultimately, MRI analysis yielded real-time biodistribution data for Cis-Pt BiSQ-based NPs by monitoring the contrast provided by encapsulated USPIO. Regarding the SR-μXRF imaging analysis, we demonstrated that this technique is very sensitive to detect and map the Cis-Pt distribution, the drug vectorized by our squalene NPs models. Additionally, a local quantitative analysis is feasible when a microelement present in the tissue is used as a reference, in our study the Zinc element. The distribution of Cis-Pt was quantified in the hepatic, renal and fat tissues, after 2h and 24h, with our method validated by the global Platinum microanalyse using atomic absorption spectrometry. When the tissue reference appears not homogenously distributed, a semi-quantitative analysis method is possible to compare the distribution such as into PANC-1 tumour sections.Finally, these two complementary approaches illustrate the use of SR-μXRF and lay the optimized bases of MRI to study the pharmacokinetics and pharmacodynamics of two new types of Cis-Pt/squalene NPs. The SR-μXRF technique, newly used in pharmaceutical field, had an effective contribution to these original and pioneering research studies with an original way of in vivo assessment of the distribution of drug embedded into nanomedicine system. The issue of detecting correct and measurable distribution of the drugs is extremely important, timely and relevant to improve current knowledge in the state of the art. This research study brings new data which can produce significant impact to the overall area of nanomedicine.