La dyskinésie ciliaire primitive (DCP) est une maladie génétique rare, autosomique récessive, résultant d'un dysfonctionnement des cils de l'épithélium respiratoire. Les patients atteints souffrent d'infections respiratoires chroniques accompagnées de complications évoluant vers l'insuffisance respiratoire, en dépit de traitements antibiotiques et de kinésithérapique à vie. Ils peuvent aussi présenter une hétérotaxie.La première partie de ma thèse a consisté à rechercher des gènes impliqués dans l'hétérotaxie et la DCP. Grâce au séquençage haut-débit, nous avons pu identifier deux nouveaux gènes - MMP21 et RSPH1 - responsables respectivement d'hétérotaxie et de DCP. L'identification de tous les gènes responsables est un préalable indispensable à toute thérapie génique. Dans la deuxième partie, nous avons cherché à développer une thérapie génique in vivo dans le but de restaurer un battement ciliaire normal et ainsi de stopper l'évolution de la maladie. Préalablement, notre laboratoire avait apporté la preuve du concept dans un essai de thérapie génique in vitro impliquant le gène DNAI1. Pour la démonstration in vivo, la lignée Dnahc11iv de souris ayant une mutation du gène Dnahc11 et ayant des cils déficients a été choisie. L'ADNc de DNAH11 (14 kb) a été cloné sous contrôle d'une partie de la séquence du promoteur FOXJ1, suffisante pour limiter l'expression du transgène aux cellules ciliées. Une autre construction a permis de produire des vecteurs dérivés du baculovirus. Un essai de délivrance par voies nasale et trachéale a été réalisé avec succès d'une part avec les vecteurs dérivés du baculovirus et d'autre part avec l'ADNc complexé à des nanoparticules / Primary ciliary dyskinesia (PCD) is a rare autosomal recessive genetic disorder, caused by airway epithelial cilia dysfunction. Patients suffer from chronic respiratory infections along with various organ defects evolving toward respiratory insufficiency, in spite of antibiotic treatment and lifelong physiotherapy. They can also have heterotaxy syndrome. The first part of this work aimed to identify mutations in genes implicated in heterotaxy and PCD. Thanks to next-generation sequencing method, two new genes were identified MMP21 and RSPH1 causing heterotaxy and PCD respectively. The discovery of all causal genes is the base of the development of a PCD therapy system. The second part describes the development and the characterization of tools needed to establish an in vivo gene therapy. The purpose is to restore a normal cilia beating to limit or even stop the disease. First, our laboratory demonstrated the proof-of-concept in an in vitro gene therapy assay for DNAI1. To do so, Dnahc11 deficient mouse model with immotile cilia and PCD symptoms was chosen. Then, to achieve the project, DNAH11 cDNA (14 kb) has been cloned under control of a part of the sequence of the specific promoter (FOXJ1), previously demonstrated as sufficient to limit transgene expression to ciliated cells. Another construction was made to produce baculovirus derived vectors. A cDNA delivery attempt through nasal and tracheal way was done with baculovirus derived vector or DNAH11 cDNA complexed with nanoparticles

Le développement des nanotechnologies dans le domaine médical a suscité un engouement considérable ces dernières années, notamment l’utilisation de nanoparticules pour la vectorisation de principes actifs. Les nanoparticules offrent des perspectives uniques pour la vectorisation et la délivrance de principes actifs qu’ils soient des gènes (thérapie génique),des anti-cancéreux (chimiothérapie) ou encore des agents photosensibilisateurs (photothérapie dynamique, TPD). Le défi majeur reste cependant l’acheminement des molécules thérapeutiques jusqu’à leur site d’action, tout en gardant leur intégrité ainsi que leur effet thérapeutique.L’axe de recherche de cette thèse est l’utilisation des nanocapsules lipidiques comme plateforme multifonctionnelle pour la délivrance de principes actifs. Un des objectifs étant le développement de nanocapsules lipidiques, stables de point de vue physico-chimique, et fonctionnalisées avec du polyéthylèneimine capables de délivrer efficacement un plasmide ADN et un anti-cancéreux (paclitaxel) dans le cadre d’une thérapie combinée. Les applications de ces nanovecteurs pour la transfectionde gènes et la vectorisation de chimiothérapeutique in vitro ont été réalisées.Par ailleurs, l’aptitude de nanocapsules lipidiques à vectoriser des agents photosensibilisants pour la thérapie photodynamique a été aussi étudiée in vitro, et les résultats ont montré que l’encapsulation de deux molécules de PS dans les nanocapsules permet une synergie de l’effet photodynamique tout en gardant les propriétés physico-chimiques de chaque PS. Enfin, l’encapsulation d’un agoniste au canal ionique TRPM8, le menthol, fait l’objet du dernier chapitre. L’étude par imagerie calcique du relargage de cette molécule lipophile in vitro a permis de confirmer le potentiel des NCL comme nanovecteurs de principes actifs. / The development of nanotechnology in the medical field has attracted considerable interest in recent years, including the use of nanoparticles for drug delivery. Nanoparticles offer unique opportunities for delivery of active drugs such as genes (gene therapy), anti-cancer (chemotherapy) or photosensitizers (photodynamic therapy, PDT). The major challenge, however, remains the delivery of therapeutic molecules to their site of action while keeping their integrity and their therapeutic effect.The research focus of this thesis is the use of lipid nanocapsules as a multifunctional platform for the delivery of drugs. One goal is the development of stable lipid nanocapsules, functionalized with polyethyleneimine and capable of effectively delivering a plasmid DNA and an anti-cancer (paclitaxel) as part of a combination therapy. The applications of these nanocarriers for transfection and delivery of chemotherapeutic were performed in vitro.Moreover, the ability of lipid nanocapsules to encapsulate photosensitizers for photodynamic therapy has been studied in vitro, and the results showed that the encapsulation of two molecules of PS in the nanocapsules allows a synergy photodynamic effect while protecting the PS from photo degradation.Finally, encapsulating an ion channel TRPM8 agonist (menthol) is the subject of the last chapter. The study by calcium imaging of the release of this lipophilic molecule in vitro confirmed the potential of lipid nanocapsules as nanocarriers of drugs.

Les dystrophies rétiniennes héréditaires (DRH) sont des maladies qui conduisent à une perte de la vision au cours de leur évolution. Les premiers essais cliniques utilisant la thérapie génique pour traiter ces maladies ont été réalisés et apportent des résultats encourageants. En amont de telles études, les essais précliniques s'effectuent le plus souvent sur modèle animal. Cependant, pour un certain nombre de DRH, il n'existe pas de modèle animal approprié ce qui compromet l'arrivée d'un traitement à un stade clinique. C'est le cas de la Choroïdérémie, qui représente 2% des DRH. La choroïdérémie est caractérisée par une perte de la vision nocturne dès la petite enfance et conduit à la cécité autour des 40-50 ans. Son diagnostic précoce et son évolution lente résultent en une grande fenêtre thérapeutique qui fait de la choroïdérémie une bonne candidate pour la thérapie génique. Sur le plan génétique, la maladie est causée par une mutation dans le gène CHM qui est localisé sur le chromosome X et code pour la Rab Escort Protein 1 (REP1). Cette protéine est impliquée dans le processus de prénylation de petites protéines GTPases, les protéines Rab. Afin de pallier au manque de modèle animal, nous avons généré au cours de ce travail de thèse, un modèle cellulaire humain de la choroïdérémie pour évaluer l'efficacité d'un protocole de thérapie génique sur le tissu réellement atteint in vivo. Pour cela, nous avons reprogrammé des fibroblastes de patient CHM-/y en cellules souches pluripotentes induites (iPS), que nous avons ensuite différenciées en Epithélium Pigmentaire Rétinien (EPR). Nous avons caractérisé cet EPR, montrant que c'est une couche monocellulaire polarisée possédant une morphologie et une expression de marqueurs caractéristiques. De plus, ce tissu est fonctionnel, sur le plan du transport de fluide et de la phagocytose, et possède le même phénotype biochimique que celui observé chez les patients. Dans un but de thérapie génique et afin d'évaluer le vecteur viral le plus efficace sur nos cellules, j'ai testé un panel de 5 sérotypes d'AAV et démontré que l'AAV2/5 est le plus efficient pour transduire un EPR dérivé de cellules iPS humaines. J'ai ensuite utilisé un AAV2/5-CAG-CHM afin d'évaluer l'efficacité fonctionnelle du vecteur et j'ai pu montrer qu'outre une expression correcte du transgène, le traitement de cellules de patients déficientes pour REP1 avec ce vecteur permet de restaurer une activité normale de prénylation. Nous avons donc démontré la supériorité d'efficacité de transduction de l'AAV2/5 dans des cellules d'EPR humain et soulignons le potentiel d'un modèle d'EPR pathologique dérivé de cellules iPS pour apporter une preuve de concept de thérapie génique en absence d'un modèle animal approprié. / Inherited retinal dystrophies (IRDs) lead to a progressive vision loss. The first clinical trials using gene transfer to treat such diseases have been performed with positive results. Prior to clinical trials, preclinical studies are usually performed on animal models. However, for many IRDs, appropriate animal models do not exist, which compromises their progress towards a clinical trial. An example of an IRD that lacks an appropriate model is choroideremia, which represents 2% of IRD patients. It is characterized by night blindness in childhood, followed by progressive loss of the visual field resulting in blindness by 40–50 years of age. Its early diagnosis and slow evolution result in a large therapeutic window making choroideremia a good candidate for gene therapy. Genetically, the disease is caused by a mutation in the CHM gene located on the X chromosome and encoding the Rab Escort Protein 1 (REP1). This protein is involved in the prenylation of small GTPases, the Rab proteins. To palliate the lack of an animal model, we generated a human cellular model of choroideremia in order to evaluate the efficacy of a gene therapy approach in the tissue that is affected in vivo.Towards this aim, we reprogrammed REP1-deficient fibroblasts from a CHM-/y patient into induced pluripotent stem cells (iPScs), which we differentiated into retinal pigment epithelium (RPE). We characterized the iPSc-derived RPE that is a polarized monolayer with a classic morphology, expresses characteristic markers, is functional for fluid transport and phagocytosis, and mimics the biochemical phenotype of patients. In terms of gene therapy and to evaluate the most efficient viral vector, I assayed a panel of 5 adeno-associated virus (AAV) vector serotypes and showed that AAV2/5 is the most efficient at transduce the iPSc-derived RPE. I then transduced the iPSc-derived RPE of a choroideremia patient with an AAV2/5-CAG-CHM and demonstrated that this vector is able to restore a normal prenylation function to the cells.To conclude, I demonstrated the superiority of the transduction efficiency of AAV2/5 in the iPSc-derived RPE and highlight the potential of a diseased RPE model derived from iPS cells to provide a proof of concept of gene therapy in the absence of a suitable animal model.

Des biomolécules telles que les protéines et les acides nucléiques sont d'un grand intérêt dans l'immunothérapie, la thérapie génique tels que des cancers, le traitement de SIDA, les troubles auto-immuns liés à la déficience immunitaire sévère et combinés à autres maladies. Afin de cibler ces objectifs, l'encapsulation et le ciblage sont incontestablement nécessaires pour protéger les biomolécules contre la dégradation rapide et aussi pour éviter les effets secondaires. Ainsi, dans le cadre de cette thèse, l'encapsulation de protéines et de l'ADN en utilisant le procédé basé sur la double émulsion évaporation de solvant a été étudiée. Mais avant de conduire l’étude expérimentale, l'état de l'art des procédés d'encapsulation a été effectué et une attention particulière a été consacrée à l’encapsulation de l'ADN et les protéines et aux procédés d’encapsulations basés sur la formulation des polymères biodégradables. En ce qui concerne l’étude expérimentale, une étude systématique des paramètres pertinents sur les propriétés physico-chimique et colloïdales des particules a été examinée. Cette étude a permis de mettre en évidence les facteurs clés capables d’affecter non seulement le procédé mais aussi les propriétés colloïdales des particules élaborées (taille, distribution en taille, propriétés électrocinétiques et stabilité colloïdale…). En second lieu, la formulation optimisée permettant l’obtention de tailles submicroniques a été utilisée pour l’encapsulation de l'ADN et les protéines. L'encapsulation de l'ADN a été étudiée en fonction de la concentration de l'ADN (sperme de saumon) et une encapsulation totale d'ADN a été observée sans modification ou altération des propriétés colloïdales des particules finales. L'encapsulation de protéines a été également examinée en utilisant HAS et une autre protéine fluorescente comme modèles. L'efficacité de l'encapsulation a été déterminée et trouvée de l’ordre de 100%. L'utilisation de la protéine fluorescente indique l'encapsulation totale avec une bonne répartition dans les cavités de la matrice polymère. En conclusion, le procédé de la double émulsion – évaporation de solvant est efficace pour l’encapsulation de l'ADN et des protéines sans modification des propriétés colloïdales des particules finales qui restent bien submicroniques / Biomolecules such as proteins and nucleic acids are of great interest in immunotherapy and gene therapy such as cancers, AIDS, autoimmune disorders, X-linked severe combined immune deficiency and many other diseases. In order to target such objectives, the encapsulation and the targeting are incontestably necessary principally to protect biomolecules against rapid degradation and also to avoid side effects. Then, in this thesis, the encapsulation of proteins and DNA using double emulsion solvent evaporation technique was performed. But before the encapsulation, the state of the art of the encapsulation processes was performed and special attention has been dedicated to DNA and proteins encapsulation. Firstly, systematic study of double emulsion solvent evaporation process was investigated in order to point out the key parameters controlling the particles size and the colloidal stability. Secondly, the optimized formulation conditions leading to submicron colloidal was used for DNA and Proteins encapsulation. The DNA encapsulation was investigated as a function of DNA concentration and it was found total encapsulation of DNA without any modification of the colloidal properties. The protein encapsulation was examined using HAS and fluorescent proteins as model. The encapsulation efficiency was found to be high and reaches 100%. The use of fluorescent protein shows the total encapsulation and good distribution of proteins in polymer matrix. As a general conclusion, the high encapsulation efficiency of DNA and protein, reveled the compatibility of the used process to encapsulated hydrophilic biomolecules even in submicron size biodegradable colloidal submicron particles

La dystrophie musculaire de Duchenne (DMD) est un syndrome neuromusculaire dû à des mutations dans le gène dmd qui conduisent à la perte d’expression des dystrophines, protéines normalement exprimée dans différents tissus y compris le cerveau. Le profil cognitif des patients est hétérogène et la présence d’une déficience intellectuelle dépend de la position des mutations dans le gène. Cette variabilité s’explique par la complexité du gène dmd qui comprend plusieurs promoteurs internes permettant l’expression cérébrale de plusieurs dystrophines de tailles différentes. Dans ce travail de thèse, nous nous sommes intéressés à deux dystrophines : la dystrophine complète (Dp427), normalement exprimée dans le muscle et le cerveau et absente chez tous les patients DMD, et la forme la plus courte de dystrophine, la Dp71, produit cérébral majeur du gène dmd absente dans un sous-groupe de patients. Ces deux dystrophines ont des fonctions cellulaires différentes : La Dp427, normalement exprimée dans les synapses inhibitrices en interaction avec les récepteurs du GABA, joue un rôle dans la plasticité synaptique, l’apprentissage et la mémoire. Sa perte conduit à des déficits cognitifs modérés. La Dp71, majoritairement exprimée dans les astrocytes périvasculaires, contribue à l’ancrage de canaux ioniques impliqués dans l’homéostasie cérébrale et joue aussi un rôle dans la synapse glutamatergique. La perte de Dp71 aggrave fortement les déficits associés à la perte de Dp427 chez les patients et conduit à une déficience intellectuelle sévère. Les relations génotypes-phénotypes restent à préciser et on suppose qu’au-delà de la sévérité des déficits, la nature même des altérations cognitives, ainsi que que la présence de troubles sensoriels, cognitifs, exécutifs et neuropsychiatriques, dépendent des formes de dystrophines touchées. Pour étudier le rôle de ces deux dystrophines, nous avons utilisé deux modèles murins : la souris mdx uniquement déficiente en Dp427, et la souris Dp71-null uniquement déficiente en Dp71. Une étude comportementale à large spectre nous a permis de mieux caractériser le phénotype associé à la perte de Dp427 et de Dp71, en précisant l’intégrité de la perception et du traitement des stimuli sensoriels auditifs, des réponses émotionnelles et de la réactivité au stress, des performances d’apprentissage, ainsi que de certaines composantes des fonctions exécutives, comme la mémoire de travail spatiale et la flexibilité comportementale. Ce travail a été complété par des études collaboratives visant à caractériser le rôle de la Dp71 dans la plasticité corticale et à développer une approche de thérapie génique pour restaurer la fonction de la Dp427 chez la souris mdx. Nous montrons que la perte de Dp427 perturbe les fonctions GABAergiques, les réponses émotionnelles induites par un stress ainsi que la mémoire émotionnelle et la mémoire à long terme, sans altération majeure des fonctions sensorielles et exécutives. Nous montrons aussi qu’une thérapie génique basée sur des injections systémiques d’oligonucléotides antisens, porteurs de chimies spécifiques et passant la barrière hémato-encéphalique, est capable de restaurer une Dp427 fonctionnelle par la technique du saut d’exon et de compenser les altérations émotionnelles des souris mdx. La perte de Dp71 a un impact différent : Elle altère la balance excitation/inhibition et la plasticité synaptique corticale et perturbe l’apprentissage, la flexibilité comportementale et la mémoire de travail dans des tâches d’apprentissage spatial. Notre étude de ces modèles murins a donc permis de clarifier les relations génotype-phénotype et les bases neurobiologiques de cette maladie, et d’identifier des phénotypes utiles pour valider l’efficacité de traitements ciblant le cerveau dans des études précliniques. / Duchenne muscular dystrophy (DMD) is a neuromuscular syndrome caused by mutations in the dmd gene, leading to the loss of dystrophin proteins, which are normally expressed in various tissues including the brain. Patients exhibit heterogenous cognitive profiles and the presence of intellectual disability depends on the location of the mutation within the gene. This variability can be explained by the complexity of the dmd gene, which includes several internal promoters leading to the cerebral expression of several dystrophins of different sizes. In this thesis work, we focused on two dystrophins : the full-length dystrophin (Dp427) normally expressed in muscle and brain and lost by all DMD patients, and the shortest dystrophin, Dp71, major cerebral product of the dmd gene that is absent in a subgroup of patients. These two dystrophins have distinct cellular functions : Dp427, normally interacting with GABA receptors in inhibitory synapses, plays a role in synaptic plasticity, learning and memory. Its loss leads to mild cognitive deficits. Dp71, mostly expressed in perivascular astrocytes, contributes to the anchoring of ionic channels involved in brain homeostasis and also plays a role in glutamatergic synapses. Dp71 loss strongly aggravate the deficits associated with the loss of Dp427 in patients and lead to severe intellectual disability. Genotype-phenotype relationships need be further specified and it is assumed that beyond deficits severity, the actual nature of cognitive alterations, as well as the presence of sensorial, cognitive, executive and neuropsychiatric disturbances, depend on the specific forms of dystrophin affected by mutations. To study the role of these two dystrophins, we used two mouse models : the mdx mouse that only lacks Dp427, and the Dp71-null mouse that only lacks Dp71. A extensive behavioral study allowed us to better characterize the phenotype associated with the loss of Dp427 and Dp71, detailing integrity of perception and processing of auditory sensory stimuli, of emotional responses and stress reactivity, of learning performance, and of components of executive functions, such like spatial working memory and behavioral flexibility. The work has been completed by collaborative studies aimed at characterizing the role of Dp71 in cortical plasticity and at developing gene therapy approaches to rescue Dp427 function in the mdx mouse. We demonstrate that Dp427 loss perturbs GABAergic functions, stress-induced emotional responses, as well as emotional and long-term memories, without major alterations of sensory and executive functions. We also show that a gene therapy based on systemic injections of antisens oligonucleotides holding specific chemistries and crossing the blood-brain barrier enables Dp427 functional rescue by exon-skipping strategy and alleviates emotional disturbances in mdx mice. The loss of Dp71 has a distinct impact : It alters cortical excitation/inhibition balance and plasticity and disrupt learning, behavioral flexibility and working memory in spatial learning tasks. Our study of these mouse models therefore enabled to clarify the genotype-phenotype relationships and neurobiological bases of this disease, and identified valuable phenotypes to validate treatment efficacy in future brain-targeting preclinical studies.

Les précédents travaux menés au laboratoire avaient permis d’obtenir des lipides cationiques biolabiles dérivés d’un constituant naturel des membranes cellulaires, la DOPC, en masquant temporairement sa charge négative par l’introduction d’un substituant, clivable sous stimuli acide ou enzymatique. Ce concept s’était révélé efficace pour la délivrance, in vitro et in vivo, d’acides nucléiques, avec un impact toxicologique minimisé. Ce doctorat est la transposition de ce système à une approche thérapeutique du cancer, à l’aide de constructions dérivées d’alkylphospholipides (APLs), des lipides antitumoraux. De nombreuses prodrogues biolabiles (pro-APLs) ont été développées à partir de trois APLs prometteurs : miltéfosine, périfosine et érufosine. L’évaluation et l’optimisation de l’activité biologique des pro-APLs ont conduit à des formulations performantes pour la délivrance in vitro d’un ADN thérapeutique TRAIL et la production in situ d’APLs, pour une combothérapie antitumorale. / Previous work in the laboratory had resulted in biolabile cationic lipids derived from a naturally cell membrane component, DOPC, by temporarily masking its negative charge by the introduction of a cleavable substituent, under acidic or enzymatic stimuli. This concept was particularly efficient for the delivery, in vitro and in vivo, of nucleic acids such as DNA plasmid or siRNA, with a minimized toxicological impact for cells. The present study is the transposition of this system to a therapeutic approach to cancer, using constructions derived from alkylphospholipids (APLs), a recent class of antitumor lipids. Biolabile prodrugs (pro-APLs) have been developed from three promising APLs: miltefosine, perifosine and erufosine. The biological evaluation of pro-APLs activity and the optimization of various parameters led to efficient formulations for the in vitro delivery of a therapeutic DNA plasmid, related to TRAIL, and the in situ APLs production for a potential antitumor combotherapy.

Suite à la pandémie de COVID-19, l’utilisation de l’ARNm en tant qu’agent thérapeutique s’est révélé prometteur pour la lutte contre les maladies infectieuses. Cependant, l’un des principaux défis à surmonter est la nécessité de préserver l’intégrité de l’ARNm contre la dégradation enzymatique qui peut entraver son efficacité thérapeutique. L’utilisation du chitosane comme vecteur de livraison a engendré beaucoup d’intérêt dû à ses propriétés de biocompatibilité, biodégradation et de faible toxicité. Lorsqu’il est associé à l’ARNm, le chitosane forme des nanoparticules grâce à une interaction électrostatique entre la charge positive du chitosane et la charge négative de l’ARNm. Notre laboratoire a synthétisé un nanovecteur composé de CH-DIPEA₅₃-PEG₁.₁₅ avec des modifications incorporées sous forme d’ajout de groupes DIPEA et PEG. Ces modifications sont conçues pour augmenter la stabilité et prolonger la demi-vie des nanoparticules. Le but de notre projet est de développer une nouvelle nanoplateforme vaccinale basée sur l’utilisation de nanoparticules CH-DIPEA₅₃-PEG₁.₁₅/ARNm qui permettra de protéger l’ARNm contre la dégradation enzymatique et à faciliter sa livraison à son site d’action in vitro. Les nanoparticules CH-DIPEA₅₃-PEG₁.₁₅/ARNm ont été caractérisées par DLS pour mesurer la taille ainsi que le potentiel zêta. Ensuite, des essais ont été réalisés sur la complexation, l’encapsulation et la libération de l’ARNm du polymère CH-DIPEA₅₃-PEG₁.₁₅. Ces derniers ont montré une complexation totale à ratio N/P 3 :1 ainsi qu’une efficacité d’encapsulation de 95%. Par la suite, des évaluations de cytotoxicité ont été effectuées sur trois lignées cellulaires : les Caco-2, RAW 264.7 et HEKa. Les nanoparticules ont montré une viabilité cellulaire de 98.58 ± 8.1%, 91.52 ± 4.25% et 97.65 ± 4.3% respectivement. Les essais de stabilité ont montré que ces nanoparticules étaient capables de protéger l’ARNm contre la dégradation par les RNases pendant une période allant jusqu’à 48h. Enfin, des études de transfection ont été confirmées par microscopie confocale. Nos nanoparticules ont montré une bonne capacité de protection ainsi qu’une efficacité d’internalisation dans les trois lignées cellulaires. Cependant, il n’a pas été possible d’observer l’expression protéique de la protéine EGFP correspondant à l’ARNm utilisé. On suggère que c’est dû aux fortes interactions entre le chitosane et l’ARNm qui empêche sa libération une fois qu’il est internalisé. Il est donc nécessaire de poursuivre les recherches pour améliorer les modifications apportées au vecteur CH-DIPEA₅₃-PEG₁.₁₅ afin de trouver un équilibre entre la protection de l’acide nucléique et sa libération. / Due to the COVID-19 pandemic, the use of mRNA as a therapeutic agent in fighting infectious illnesses has shown a great potential. However, one of the key hurdles to overcome is the requirement to protect mRNA against enzymatic degradation, which might impair its therapeutic efficacy. Because of its biocompatibility, biodegradability, and low toxicity, the use of chitosan as a delivery vector has gained significant interest. When associated with mRNA, chitosan forms nanoparticles through electrostatic interaction between the positive charge of chitosan and the negative charge of mRNA. Our laboratory has synthesized a nanocarrier composed of CH-DIPEA₅₃-PEG₁.₁₅ with incorporated modifications in the form of DIPEA and PEG groups. These modifications are intended to improve nanoparticle stability and lengthen their half life. Our project’s objective is to create a novel vaccine nanoplatform based on the use of CH-DIPEA₅₃-PEG₁.₁₅/mRNA nanoparticles that will protect mRNA from enzymatic degradation and enable its delivery to its in vitro location. DLS was used to determine the size and zeta potential of the CH-DIPEA₅₃-PEG₁.₁₅/mRNA nanoparticles. Following that, experiments on the complexation, encapsulation and release of mRNA from CH-DIPEA₅₃-PEG₁.₁₅ were performed. These experiments showed full complexation at N/P ratio of 3:1 and and an encapsulation efficiency of 95%. Following that, three cell lines were tested for cytotoxicity: Caco-2, RAW 264.7, and HEKa. The cell viability of nanoparticles was 98.58 ± 8.1%, 91.52 ± 4.25% and 97.65 ± 4.3%, respectively. Stability tests showed that these nanoparticles could protect mRNA from RNase degradation for up to 48 hours. Finally, transfection studies were confirmed by confocal microscopy. In all three cell lines, our nanoparticles showed good protection and internalization efficiency. However, it was not possible to observe the protein expression of the EGFP protein corresponding to the used mRNA. It is suggested that this is due to strong interactions between chitosan and mRNA, preventing its release once internalized. As a result, more study is required to optimize the modifications made to the CH-DIPEA₅₃-PEG₁.₁₅ vector in order to achieve a balance between nucleic acid protection and release.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

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