L'objectif poursuivi au cours de ce travail est l'élaboration de nanoparticules biocompatibles à visée diagnostique (IRM) et thérapeutique (PDT). Dans ce but, un protocole de nanoprécipitation a été optimisé pour obtenir de façon quantitative et reproductible, des nanoparticules de PLGA de diamètre compatible avec une injection par voie parentérale. Cette formulation a été employée avec succès pour l'encapsulation d'un chélate lipophile de Gd(III), pour l'encapsulation d'un photosensibilisateur (m-THPC) et pour la co-encapsulation de ces deux substances actives. Les formulations optimales permettent d'obtenir des efficacités d'encapsulation de 7 et 46 % en chélate de gadolinium et m-THPC respectivement. La cytotoxicité et la photocytotoxicité des GdDO3AC12-mTHPC@PLGA ont été testées sur deux lignées cellulaires (C6 et fibroblastes) et les résultats obtenus montrent que les propriétés photocytotoxiques du m-THPC sont maintenues après l'encapsulation. L'efficacité IRM de ces nanoparticules a aussi été évaluée et les mesures NMRD et IRM à 3T montrent que l'encapsulation des chélates de gadolinium améliore leur capacité à générer un contraste en mode T1 et donc la qualité des images. / This work aimed at the synthesis of biocompatible nanoparticles for PDT and MRI applications. To reach this goal, a nanoprecipitation technique was optimized using only biocompatible starting materials. This technique allowed the preparation, in a reproducible and quantitative manner of PLGA nanoparticles, compatible with parenteral injections. This formulation was successfully applied to encapsulate a lipophilic Gd(III) chelate, a photosensitizer (m-THPC) and to co-encapsulate these two substances. Optimal formulations showed encapsulation yields of 7 and 46 % for the gadolinium chelate and m-THPC, respectively. Cytotoxicity and photocytotoxicity experiments performed for two different cell lines (C6 cells and fibroblasts) incubated with GdDO3AC12-mTHPC@PLGA nanoparticles showed that m-THPC photocytotoxicity was maintained after its encapsulation. MRI efficacy of GdDO3AC12-mTHPC@PLGA nanoparticles was also evaluated by NMRD measurements and 3T MRI images. The corresponding results indicated that gadolinium chelate encapsulation improved its tendency to generate an efficient T1 contrast and consequently, enhanced the image contrast.

Actuellement les traitements thérapeutiques pour soigner la schizophrénie, par voie intraveineuse ou orale, ne sont qu’en partie efficaces et associés généralement à des effets extrapyramidaux souvent dangereux et très gênants pour les patients. Afin d’augmenter l’efficacité du traitement toute en neutralisant les effets indésirables, ce travail a eu comme objectif de concevoir des capsules composites (PLGA-PEG / alginate) destinées à être administrées par voie orale et capables de libérer localement, de façon spécifique et contrôlée, le neuroleptique halopéridol dans le cerveau. L’optimisation du protocole de synthèse a permis d’obtenir de façon reproductible des nanocapsules de PLGA poreuses monodisperses et peu agrégées, possédant un diamètre hydrodynamique moyen inférieur à 80 nm et une bonne stabilité en solution aqueuse. Une fois fonctionnalisées avec le Poly (éthylène glycol) diamine, des études in vitro ont montré la faible toxicité de ces nanoparticules furtives ainsi que leur capacité à encapsuler une quantité satisfaisante d’halopéridol et de libérer ce principe actif sur une durée d’un mois avec un faible effet « burst ». L’incorporation des nanoparticules pégylées dans des matrices préparées à haute concentration d’alginate et de 100 % CaCl2 a permis d’obtenir des billes nanocomposites possédants une meilleure stabilité à la sortie du milieu gastrique simulé et persistent environ 30 minutes en milieu intestinal simulé. Enfin des études in vivo préliminaires sur des souris adultes utilisant des nanoparticules injectées et des billes nanocomposites ingérées ont démontré l’efficacité de ces systèmes à délivrer l’halopéridol au cerveau. / Currently therapeutic treatments for schizophrenia, intravenously or orally, are only partially effective and generally associated with extrapyramidal effects often dangerous and very troublesome for patients. In order, to increase the treatment efficiency by neutralizing any side effects the aim of this work was to design composite capsules (PLGA-PEG / alginate) intended to be administered by way oral and able to release locally, in a specific and controlled way, the neuroleptic “haloperidol” in the brain. The optimization of the protocol of synthesis allowed to obtain in a reproducible way of the nanocapsules of monodisperse and not very aggregate porous PLGA, having an average hydrodynamic diameter lower than 80 Nm and a good stability in aqueous solution. Once functionalized with Poly (ethylene glycol) diamine, in vitro studies showed the low toxicity of these furtive nanoparticles as well as their ability to encapsulate a satisfactory amount of haloperidol and release this active principle over a period of one month with a low burst effect. The incorporation of the PEGylated nanoparticles in matrices prepared with a high concentration of alginate and 100% CaCl2 made it possible to obtain nanocomposite beads having a better stability at the exit from the simulated gastric medium and persist approximately 30 minutes in simulated intestinal medium. Finally, preliminary in vivo studies on adult mice using injected nanoparticles and ingested nanocomposite balls showed the effectiveness of these systems to deliver haloperidol in the brain.

La pyrazinamide est le seul anti-tuberculeux de première intention actif sur la formedormante de Mycobacterium tuberculosis. Sa prescription par voie orale permet de réduire la durée du traitement de 9 à 6 mois. Nous avons développé des formes galéniques de pyrazinamide administrables directement au niveau des poumons afin d'augmenter localement la concentration de pyrazinamide au site pathologique afin de réduire la durée du traitement. Deux formes galéniques de pyrazinamide ont été optimisées: une poudre sèche pour inhalation et des nanoparticules polymères administrables par nébulisation liquide ou sous forme de poudre sèche.La poudre sèche pour inhalation est composée de particules obtenues par atomisation-séchage. La pyrazinamide a été solubilisée dans un mélange 70/30 v/véthanol/eau. Après atomisation-séchage de cette solution, nous avons obtenu des particules cristallines instables et non adaptées à l'administration pulmonaire du fait de leur grande taille. Afin d'obtenir des poudres adaptées à une administration pulmonaire dans le poumon profond, et stables en termes de taille et de caractéristiques physico-chimiques, nous avons passé en revue toute une série d'excipients: phospholipides, bicarbonate d'ammonium, leucine, acide hyaluronique.Nous avons montré qu'en associant tous ces excipients au principe actif, on pouvait obtenir des particules d'environ 6 microns, de faible densité tassée et stables pendant 4 semaines dans des conditions de stockage classiques.L'évaluation aérodynamique in vitro de la poudre optimisée a révélé l'existence de deux populations de particules: de grosses particules pauvres en pyrazinamide et de petites particules riches en pyrazinamide. Ces deux populations proviennent d'une ségrégation des différents composants lors du processus de séchage. Pour remédier à ce phénomène et obtenir des particules de composition homogène, la vitesse de séchage a été diminuée. En conséquence, nous avons obtenu des poudres homogènes avec de bonnes propriétés aérodynamiques pour délivrance dans les poumons: fraction de particules fines de 40,1 ± 1,0% et fraction alvéolaire de 29,6 ±3,1%. Cette poudre a alors été évaluée in vivo chez le rat sain et nous avons mesuré les concentrations de pyrazinamide dans le plasma et le liquide de lavage bronchoalvéolaire après insufflation intratrachéale de la poudre, par comparaison avec une administration intraveineuse d'une solution de pyrazinamide. L'insufflation intratrachéale de poudre et l'administration intraveineuse conduisent à des paramètres pharmacocinétiques similaires prouvant que les particules se dissolvent rapidement lors du dépôt et que la molécule traverse efficacement la barrière pulmonaire pour atteindre la circulation systémique. De manière surprenante, la pyrazinamide est éliminée plus rapidement du liquide pulmonaire lorsqu'elle est administrée par insufflation intratrachéale que par voie intraveineuse. La délivrance pulmonaire de pyrazinamide apparaît comme une alternative intéressante à l'administration orale de la molécule et doit maintenant être testée dans un modèle d'animal infecté pour évaluer son efficacité contre Mycobacterium tuberculosis.En parallèle, nous avons optimisé l'encapsulation de pyrazinamide dans des nanoparticules polymères de poly(lactide-co-glycolide) PLGA monodisperses de taille inférieure à 200nm, grâce un plan d'expériences. Les nanoparticules de PLGA chargées en pyrazinamide ont été préparées par la méthode d'émulsion double. La méthode de Taguchi a été utilisée pour optimiser les paramètres de formulation. Le type de solvant, le rapport en poids pyrazinamide/ PLGA et le rapport des volumes des phases aqueuse et organique étaient les paramètres pertinents. La méthode de Taguchi s'est avérée efficace pour optimiser les nanoparticules d'environ 170nm avec un indice de polydispersité ˂ 0,1, un potentiel zêta d'environ -1mV et une efficacité d'encapsulation de 7-8% soit 3% de taux de charge de la pyrazinamide. / Pyrazinamide is the only first intention anti-TB drug active on the dormant form ofMycobacterium tuberculosis. Its oral prescription reduces treatment duration from 9to 6 months. We have developed dosage forms of pyrazinamide to administer directlyto the lungs to locally increase the concentration of pyrazinamide at the diseased siteand further reduce the duration of treatment. Two dosage forms of pyrazinamidewere optimized: a dry powder for inhalation and polymer nanoparticles administrableeither by liquid nebulization or as a dry powder.The dry powder for inhalation is composed of particles obtained by spray-drying.Pyrazinamide was dissolved in a mixture 70/30 v/v ethanol/water. After spray-dryingthe solution, we obtained large crystalline particles that were unstable and notsuitable for pulmonary administration because of their large sizes. To obtain powderssuitable for pulmonary delivery to the deep lungs, and stable in terms of size andphysico-chemical characteristics, we reviewed a variety of excipients: phospholipids,ammonium bicarbonate, leucine, hyaluronic acid. We have shown that by combiningall these excipients with the drug, one could obtain particles of about 6 microns, witha low tapped density and stable for 4 weeks under conditions of conventionalstorage.The in vitro aerodynamic evaluation of the optimized powder showed the existence oftwo populations of particles: large particles with a low content of pyrazinamide andsmall particles with high pyrazinamide content. These two populations derived fromthe segregation of different components during the drying process. To obtainparticles of uniform composition, the drying rate was decreased. As a result, weobtained homogeneous powders with good aerodynamic properties for delivery intothe lungs: fine particle fraction of 40.1 ± 1.0% and alveolar fraction of 29.6 ± 3.1%.This powder was then evaluated in vivo in healthy rats and we measured theconcentrations of pyrazinamide in plasma and bronchoalveolar lavage fluid afterintratracheal insufflation of the powder in comparison with intravenous administrationof a solution of pyrazinamide. The intratracheal insufflation of the powder and theintravenous injection lead to similar pharmacokinetic parameters proving that theparticles dissolve rapidly after deposition and pyrazinamide crosses efficiently thelung barrier to reach the systemic circulation. Surprisingly, pyrazinamide disappears4faster form lung lining fluid when administered by pulmonary insufflation than afterintravenous administration. Pulmonary delivery of pyrazinamide appears as anattractive alternative to oral administration of the drug and must now be tested in ananimal model of infection to assess its efficacy against Mycobacterium tuberculosis.In parallel, we have optimized the encapsulation of pyrazinamide in polymericnanoparticles of poly (lactide-co-glycolide) PLGA lower than 200 nm andmonodisperse, using experimental design. The pyrazinamide-loaded PLGAnanoparticles were prepared by the double emulsion method. The Taguchi methodwas used to optimize the formulation parameters. The type of solvent, thepyrazinamide / PLGA weight ratio and aqueous to organic phases volume ratio wererelevant parameters. The Taguchi method has proven effective to optimizenanoparticles of about 170nm with a polydispersity index < 0.1, a zeta potential ofapproximately -1mV and an encapsulation efficiency of 7-8% or 3% pyrazinamide drugloading.