Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Dans la prise en charge de la polyarthrite rhumatoïde (PR), l’identification de biomarqueurs associés à un diagnostic, un pronostic mais surtout à une bonne réponse thérapeutique est un des enjeux de la prochaine décennie, d’autant que de nombreux outils sont maintenant disponibles grâce à l’étude du génome, du transcriptome et du protéome. Au cours de mon travail de thèse, je me suis intéressée à l’identification de différentes classes de biomarqueurs prédictifs de la réponse au traitement par biothérapies.Tout d’abord par une approche protéomique, j’ai identifié une combinaison de biomarqueurs protéiques sériques, MCP-1 et EGF, permettant à l’initiation du traitement par étanercept (anti-TNFα), puis par rituximab (anti-CD20), de prédire la réponse clinique à 3 mois. En parallèle, toujours chez des patients PR traités par rituximab, j’ai recherché un biomarqueur cellulaire par cytométrie de flux. J’ai ainsi pu montrer que la densité de CCR5 à la surface des lymphocytes T CD4+ circulants est faible chez les patients PR . Celle-ci est corrélée positivement à l’activité de la maladie et négativement au taux intracellulaire d’ARNm de CCR5. Trois mois après l’initiation du traitement, la densité de CCR5 à la surface des lymphocytes T CD4+ circulants augmente proportionnellement à la diminution de l’activité de la maladie. J’ai également étudié l’intérêt de biomarqueurs génétiques. Tout d’abord, en analysant le profil d’expression de 723 micro(mi)ARNs dans le sang de patients PR, j’ai montré que l’expression de 37 miARNs était dérégulée par rapport à des donneurs sains. Par ailleurs, j’ai montré que le niveau d’expression de miR-125b dans le sang des patients PR à l’initiation du traitement par rituximab permet de prédire la réponse à 3 mois. J’ai enfin exploré les polymorphismes de gènes de cytokines et de récepteurs aux cytokines afin de prédire la réponse au traitement par rituximab à 6 mois chez 63 patients atteints de PR active. Douze polymorphismes de nucléotides uniques (SNPs) ont été génotypés et ont permis d’identifier 2 SNPs du facteur de croissance transformant beta 1 (TGFb1) codon 25 et codon 10 prédictifs d’une bonne réponse au rituximab.Je me suis aussi intéressée à la thérapie génique qui est un outil thérapeutique pour délivrer des agents anti-TNF dans la PR. En effet le transfert de gène permet à l’organisme de synthétiser in situ la protéine médicament et d’éviter des administrations répétées comme c’est le cas avec les biothérapies. Le défi de demain réside plus dans le développement de vecteurs fiables et efficients. Dans un premier travail réalisé dans l’équipe de recherche du Pr Hirsch à Pittsburgh (E.U), j’ai évalué in vitro l’intérêt d’un virus adéno-associé recombinant de sérotype 2 (rAAV2) contenant un ARN double brin pour le transfert de gène dans les synoviocytes humains. Dans un contexte inflammatoire, celui-ci s’est révélé efficace lorsqu’associé à un inhibiteur du protéasome, le zLLL. Lors d’un deuxième stage effectué au sein du laboratoire du Pr Jorgensen (Montpellier), j’ai évalué le potentiel thérapeutique d’un rAAV de sérotype 5 (rAAV5) exprimant un petit ARN interférant ciblant le TNF-α dans un modèle expérimental d’arthrite. L’inhibition du TNF-α a été validée in vitro sur des macrophages murins, puis in vivo dans le modèle murin d’arthrite au collagène, après injection dans les articulations arthritiques. Depuis la fin des années 90, l’avènement des biothérapies a permis de bouleverser l’évolution de la PR. Les biomarqueurs, en particulier ceux permettant le suivi des traitements, sont des outils de choix à développer pour notre pratique clinique courante afin de choisir d’emblée le traitement le plus efficace et le mieux toléré pour chaque patient. D’autres thérapies innovantes, telles que la thérapie génique, s’appuient sur les succès des biothérapies pour permettre d’autres avancées en choisissant d’emblée les cibles les plus pertinentes. / Rheumatoid arthritis (RA) is a chronic inflammatory disease. The effective use of biologics, which block key molecules involved in the pathogenesis of RA, has dramatically improved the treatment of this chronic disease over recent years. However, for at least one-third of patients with RA biologic treatments will produce an inadequate response. Therefore, the use of predictive biomarkers of response to identify individuals who are likely to respond to specific treatments will provide benefit. An individualised approach will allow patients to receive effective treatment without unnecessary exposure to potentially toxic side effects.During my thesis, I identified predictive biomarkers in RA patients treated with biologics by using proteomics, genetics and cellular biomarkers.Genen therapy could be used to optimise drug administration by avoiding repetitive administration. I validated the interest of a recombinant adeno-associated virus in RA synovial fibroblasts.

De précédents travaux de recherche ont montré la présence de phénomènes inflammatoires dans les muscles de patients souffrant d’une maladie génétique rare nommée dystrophie musculaire des ceintures de type 2A (en anglais, LGMD2A), et ceci très tôt dans le développement de cette maladie. Il a aussi été observé les mêmes phénomènes chez le modèle animal de la maladie. C’est pourquoi nous avons mené une étude sur l’animal pour tenter d’étudier ces phénomènes afin d’en comprendre leur origine et leur(s) mécanisme(s). En parallèle de ce projet, nous avons développé et testé deux outils de thérapie génique : il s’agit de deux concepts qui vont permettre soit de réparer l’ARN au niveau du transcrit du gène CAPN3 muté responsable de la maladie, soit de permettre aux cellules du muscle de produire une protéine calpaïne-3 fonctionnelle, qui ne peut exercer son rôle correctement à cause des mutations qui la rende non opérationnelle. / Previous research works showed inflammatory phenomena early in muscles of patients affected with a rare genetic disease called Limb Girdle Muscular Dystrophy type 2A (LGMD2A). This very same phenomena have been observed in LGMD2A animal models. For these reasons we conducted an animal-oriented study to apprehend these phenomena from its origin to mechanism(s). In parallel of this project, we designed and evaluated two gene therapy tools: one to repair RNA on CAPN3 gene transcript that is responsible of LGMD2A, another one to help muscle cells to produce a functional calpain-3 protein based on an inter molecular compensation with vector expressing domains of calpain 3

La maladie de Sandhoff est une maladie génétique rare due à des mutations du gène HEXB. Elle se caractérise par un double déficit en hexosaminidase A (αβ) et B (ββ), responsable d’une accumulation de ganglioside GM2 essentiellement dans le système nerveux central (SNC). Cliniquement, la maladie débute dès les premiers mois de vie et le décès survient vers l’âge de 3 ans. A ce jour, aucun traitement n’est disponible pour cette maladie. Le modèle murin obtenu par invalidation du gène Hexb est un bon outil pour le développement d’approches thérapeutiques, car il présente un phénotype proche de la maladie humaine. Le but principal de mon projet de thèse était d’explorer une approche de transfert de gène dans le modèle murin de la maladie de Sandhoff en utilisant un vecteur scAAV9. Ce vecteur a la particularité de pouvoir traverser la barrière hématoencéphalique et de transduire le SNC après administration intraveineuse (IV). Un vecteur codant la chaîne β des hexosaminidases, appelé scAAV9-Hexb, a précédemment été administré par voie IV à des souris en période néonatale à une dose de 3,5 x 1013 vg/kg. Les souris traitées ont survécu comme les souris normales (>700 jours) sans développer d’atteinte neurologique, ni périphérique alors que les souris Sandhoff non traitées sont décédées vers l’âge de 4 mois. J’ai réalisé toutes les analyses à long terme des souris traitées en utilisant des tests de comportements, ainsi que des analyses tissulaires 24 mois après le traitement. Une analyse lipidique par HPTLC a montré que la surcharge en ganglioside GM2 est totalement absente au niveau du cerveau (4 mois après l'injection), alors que dans le cervelet cette accumulation est non significative, mais pas totalement absente. Aucun symptôme lié à cette surcharge n’a été mis en évidence chez les souris à 24 mois, mais nous nous sommes posé la question d’un possible effet délétère à long terme en cas d’extrapolation à la clinique. Nous avons donc décidé de tester une double administration IV + ICV (intracérébroventriculaire) en utilisant le même vecteur et la même dose globale de façon à mieux corriger le cervelet. Deux groupes de souris ont été injectés en période néonatale en utilisant des doses différentes dans les deux compartiments. Les analyses ont montré que dans le cerveau, à court terme, la restauration de l’activité enzymatique est partielle, mais significative. Par ailleurs, il existe une absence totale de surcharge en GM2, ainsi qu’une correction des biomarqueurs associés à la maladie. Dans le cervelet, l’efficacité du traitement a été montrée seulement pour le groupe traité avec la dose la plus importante en ICV, ce qui suggère qu’une dose minimale en ICV est nécessaire pour atteindre de manière globale le SNC. Ces résultats ont été confirmés par l’analyse à long terme. Concernant le foie, nos résultats ont montré qu’une dose IV minimale est nécessaire pour obtenir une baisse de l’accumulation lipidique. Ce travail a permis de définir les doses minimales nécessaires dans chaque compartiment (IV et ICV) et il montre que la double administration peut être avantageuse pour traiter toutes les régions du SNC et notamment les plus atteintes, comme le cervelet. Il va maintenant nous permettre de traiter de façon optimale les souris adultes. L’autre but de mon projet était d’explorer les défauts de signalisation et la physiopathologie cellulaire dans la maladie de Sandhoff en utilisant des études in vivo et in vitro. Les études in vitro ont été réalisées sur des fibroblastes de patients et des cellules embryonnaires murines (MEF) obtenues à partir des souris Hexb-/- et la surcharge lysosomale a été confirmée dans ces cellules. La voie mTOR (mammalian target of rapamycin) a été analysée et nous avons montré qu’elle était dérégulée. L’activité autophagique a aussi été étudiée et nous avons mis en évidence une augmentation du nombre d’autophagosomes chez les souris Hexb-/- suggérant un défaut de cette voie. (...) / Sandhoff disease (SD) is a genetic disorder due to mutations in the HEXB gene. It is characterized by a double Hex A (αβ) and B (ββ) deficiency, responsible for a GM2 accumulation, mainly in the central nervous system (CNS). Clinically, SD begins in the first months of life and culminates in death around 3 years of age. So far, no specific treatment is available for Sandhoff disease. The murine model obtained by invalidation of the Hexb gene is a useful tool for the development of therapeutic approaches, as it exhibits a phenotype quite close to the human disease. The main aim of my PhD project was to explore a gene transfer approach in Sandhoff mice using a specific scAAV9. This vector has the particularity to cross the blood-brain barrier after intravenous (IV) administration and to transduce brain. A vector encoding the hexosaminidases β chain, called scAAV9-Hexb, has been previously IV injected in neonatal Hexb-/- mice with a dose of 3.5 x 1013 vg/kg. I participated to the long-term analysis of the scAAV9-Hexb treated mice using behavioral tests and analysis of tissues at 24 months post-injection. Mice had a survival similar to normal mice (>700 days) without neurological sign and peripheral damage by comparison with naïve Sandhoff mice (death around 120 days). At 4 months post-treatment, lipid analysis using HPTLC showed that GM2 storage was absent in brain, but it was only decreased in cerebellum of treated mice. Even if no symptom was associated with this residual storage in mice at 2 years, we wondered if it could possibly be pathogenic at longer-term if extrapolated to patients. Therefore, we decide to test a combined way of administration i.e. intravenous (IV) + intracerebroventricular (ICV) using the same vector with the same final dose. Two groups of mice were injected using different doses in both compartments and treatment efficacy was evaluated at short- and long-term. In the cerebrum, at short-term, enzymatic activities were partially but significantly restored, GM2 accumulation was completely prevented and disease biomarkers corrected. In the cerebellum, a significant increase of enzymatic activity was only obtained for the group treated with the highest dose in the ICV compartment. Regarding GM2 analysis and long-term behavioral analysis, we confirmed that this dose is required to cure cerebellum. In liver, our results suggest that IV minimal dose is needed to obtain a decrease of lipid accumulation. Our results showed that minimal doses are required in ICV and IV to obtain a good efficacy in each compartments, and that combined administration permit a widespread correction in the CNS. These data will permit to treat adult mice with the optimal treatment. The other goal of my project was to explore signaling defects and cellular pathophysiology in Sandhoff disease using in vivo and in vitro studies. For in vitro studies, fibroblasts from Tay-Sachs and Sandhoff patients were analyzed and mouse embryonic fibroblasts (MEF) were obtained from the Hexb-/- murine model, lysosomal storage was confirmed. mTOR (mammalian target of rapamycin) pathway was studied showing signaling deregulation. Autophagy was analyzed in vitro and in vivo, as defect in this pathway has been reported in other lysosomal storage disorders. An increase of autophagosomes number was observed in Hexb-/- subjects suggesting a defect in autophagy. These results offer novel biomarkers of Sandhoff pathology which can be useful to test the efficacy of therapeutic approaches. They can also provide new therapeutic targets that could be tested in combination with gene transfer.

L’objectif de la thérapie génique est de guérir des déficiences génétiques et de nombreuses maladies acquises par l'introduction d'acides nucléiques dans les cellules mammifères. Les vecteurs chimiques sont une alternative aux vecteurs viraux pour le transfert de gène, leur immunogénicité est réduite, en plus de leur faible coût et de la facilité de leur production. Jusqu'à présent, les liposomes et les polymères cationiques sont les vecteurs chimiques les plus étudiés et utilisés pour le transfert d'ADN plasmidique (ADNp) thérapeutique. Parmi les multiples barrières biologiques, la diffusion cytosolique limitée de l’ADNp est critique pour le niveau d'expression du transgène. Le but de ce travail de thèse était d'identifier un peptide de liaison à la dynéine, qui serait capable de recruter la protéine motrice dynéine et de faciliter le transport d’ADNp vers le noyau le long des microtubules. Nous avons donc étudié le réseau d'interaction de la protéine adénovirale E3-14.7K. E3-14.7K est indirectement en interaction avec la chaîne légère de la dynéine TCTEL1 par l’intermédiaire de FIP-1. Différentes techniques ont été utilisées pour analyser les interactions de ces différentes protéines telles que Bioluminescence Resonance Energy Transfer (BRET), Förster Resonance Energy Transfer (FRET), Fluorescence Lifetime Imaging (FLIM), immunoprécipitation et Laser Scanning Confocal Microscopy (LSCM). La technique de BRET nous a permis d'identifier un peptide de 20 acides aminés d'E3-14.7K (P79-98) responsable de son interaction avec FIP-1. Associé à des Quantum Dots P79-98 (P79-98-Qdot) colocalise avec les microtubules isolés et dans les cellules HeLa. Nous avons mis au point une méthode de greffage du peptide directement sur l’ADNp. Une fois greffé avec P79-98 l’ADNp est capable d'interagir avec les microtubules dans les cellules HeLa et de migrer activement jusqu’au noyau. P79-98 améliore l'efficacité de la transfection des HeLa jusqu’à 77%. / Gene therapy aims to cure genetic deficiencies and a large variety of acquired diseases by the introduction of nucleic acids into mammalian cells. As an alternative to viral gene delivery vectors, chemical vectors have been developed with reduced immunogenicity, in addition to low cost and ease of production. So far, cationic liposomes and cationic polymers are the most studied and used chemical vectors to transfer therapeutic plasmid DNA (pDNA). Among multiple biological barriers, the limited cytosolic diffusion of pDNA is critical for level of transgene expression. The goal of this work was to identify a dynein-binding peptide which would facilitate the transport of pDNA to the nucleus along microtubules. To this end, we have investigated interaction network of adenoviral protein E3 14.7K. E314.7K is indirectly interacting with Dynein Light Chain TCTEL1 through FIP-1. Different techniques have been used to analyze the protein interactions such as Bioluminescence Resonance Energy Transfer (BRET), Förster Resonance Energy Transfer (FRET), Fluorescence Lifetime Imaging (FLIM), immunoprecipitation and Laser Scanning Confocal Microscopy (LSCM). BRET technique allow us to identify a 20 amino acids peptide of E3 14.7K (P79-98) responsible for its interaction with FIP-1. Associated with Quantum Dots P79-98 (P79-98-Qdot) gave colocalizations with isolated microtubules and microtubules in HeLa cells. We have developed the grafting of the peptide directly on the pDNA. Once grafted with P79-98 pDNA is able to interact with microtubules in HeLa cells and traffick along them toward nucleus. Remarkably transfection efficiency of polyplexes is increased up to 77% in HeLa cells.

La thérapie génique peut être définie comme le transfert du gène thérapeutique dans le tissue d’intérêt à l’aide d’un vecteur. A ce jour, les vecteurs dérivés du virus adéno-associés (AAV) représentent les vecteurs de choix pour le transfert de gène in vivo. Cependant, les réponses immunitaires dirigées contre la capside AAV représentent l’obstacle majeur à l’efficacité du transfert de gène médié par le vecteur AAV. Ce travail de thèse a eu pour objectifs de prévenir et d’inhiber la réponse humorale dirigée contre le vecteur AAV. En administrant des nanoparticules contenant de la rapamycine (ou SVP[Rapa]) avec le vecteur AAV, nous avons démontré une inhibition spécifique des réponses humorale et cellulaire dirigées contre la capside AAV. De plus, cette stratégie nous a permis de re-administrer efficacement le vecteur AAV dans des modèles murins et chez le singe. Nos données ont aussi démontré l’élimination des anticorps préexistants dirigés contre le vecteur AAV en administrant SVP[Rapa] avec le bortezomib. Au cours de travail de thèse, nous avons aussi développée et testée l’efficacité des vecteurs AAV associés aux vésicules extracellulaires (vecteurs exo-AAV) à améliorer l’efficacité des vecteurs AAV. En utilisant les vecteurs exo-AAV, nous avons démontré une expression stable et durable du transgène. De plus, les vecteurs exo-AAV ont montré une résistance aux anticorps neutralisants préexistants. Ainsi, au cours de ce projet de thèse des stratégies efficaces ont été développées afin de prévenir et de contrôler les réponses immunitaires dirigés contre le vecteur AAV, permettant ainsi une re-administration efficace du vecteur AAV. / Gene therapy aims to achieve sustained expression of the therapeutic transgene by the introduction of vector cargo into target tissue. To date, viral vectors based on adeno-associated virus (AAV) represent the leading gene delivery tools in vivo. However, immune responses against AAV vector represent the biggest challenge for the widespread use of AAV-based products. In this PhD project, we aimed at the inhibition and prevention of humoral immune responses to AAV capsid. Using nanoparticles containing rapamycin (SVP[Rapa]) given at the time of vector administration, we demonstrated complete abrogation of anti-capsid humoral and cellular immune responses in antigen-specific manner. Using this strategy, we further demonstrated successful vector re-administration in murine models and in non-human primates. Our data also demonstrated elimination of pre-existing antibodies to AAV vector using a combination of SVP[Rapa] and bortezomib. In this PhD thesis project, we also developed and tested the ability of AAV vectors associated with extracellular vesicles (exo-AAV vectors) to enhance AAV vector potency. Using exo-AAV vectors, we demonstrated higher and sustained transgene expression at low vector doses. Exo-AAV vectors also exhibited resistance to neutralization by pre-existing anti-capsid neutralizing antibodies. Thus in this PhD project, powerful strategies have been developed to prevent and control immune responses against AAV vectors, enabling successful AAV vector re-administration.

L'utilisation de la thérapie génique du cancer est limitée actuellement par la faible efficacité de transfection, la durée d'expression du gène et la toxicité des vecteurs. Ces difficultés ont guidé l'orientation de mes travaux dans 3 directions:<br />1/ Utilisation de gènes codant pour des glycoprotéines fusogeniques (FMG) comme gènes suicides à fort effet bystander. <br />2/ La vectorisation de siRNA in vivo par le vecteur polycationiques : polyethylenimine (PEI).<br />3/ La stabilisation de l'expression du transgène à long terme in vivo à l'aide du transposon Sleeping Beauty (SB).<br /><br /> Les résultats de ces travaux montrent que :<br /> 1/ La thérapie génique basée sur l'utilisation de FMG montre un fort intérêt thérapeutique sur des cellules de cancer du poumon humain in vitro et in vivo. En effet, ces protéines FMG ont i/ un fort effet cytotoxique qui passe essentiellement par la fusion entre la cellule transfectée et de nombreuses cellules voisines non-transfectées, ii/ la capacité d'induire une immunité antitumorale induite par la libération des vésicules immunogènes au cours de la mort des cellules fusionnées. Trois FMG ont été testées: GALV, HERV-W et RD. Dans les 3 cas nous avons montré que la transfection de ~1% des cellules in vitro conduit à la formation de large syncytia et à la mort de 25 à 80% des cellules en culture en moins de 5 jours. Le traitement des tumeurs sous-cutanées implantées chez des souris nudes induit une réduction du poids des tumeurs pouvant aller jusqu'à 70% alors que l'efficacité de transfection par injection directe des plasmides dans la tumeur est extrêmement faible (≤1%). Ces résultats démontrent que ces protéines FMG possèdent un potentiel intéressant pour la thérapie génique du cancer. Néanmoins, notre modèle de souris immunodéficient ne nous a pas permis de mesurer l'impact supplémentaire que nous pouvions attendre de la stimulation de la réponse antitumorale activée par la production de syncytiosomes. Cette étude est encore en cours. <br /> 2/ La vectorisation de polyplexes PEI/siRNA in vivo par voie intraveineuse, intrapéritonéale ou sous-cutané avec différentes formulations a montré des résultats faiblement positifs au mieux et souvent peu reproductibles. Nous avons étudié la biodistribution en temps réel de ces complexes en imagerie de fluorescence et mesuré leur capacité à inhiber l'expression d'un gène reporter ou d'un oncogène dans les poumons et/ou les tumeurs des souris. Globalement ces résultats démontrent que le PEI n'est pas un vecteur efficace pour les siRNA dans une approche systémique et que des modifications chimiques sur le PEI et/ou les siRNA devront être envisagées pour augmenter la stabilité et la performance de ces particules.<br /> 3/ L'insertion du transposon SB dans le plasmide vectorisé, complexé à du PEI et injecté en intraveineux, permet de stabiliser l'expression du transgène pendant plus de 4 mois dans les poumons. La mesure en cinétique à long terme du gène reporter dans les poumons montre en effet une forte expression du gène reporter codant pour la luciférase 1 jour après la transfection. Cette expression disparaît rapidement durant les 2 semaines suivantes jusqu'à devenir indétectable. De façon intéressante, le signal luciférase se rétablit ensuite progressivement pour atteindre un plateau 2 mois après la transfection. Le niveau d'intensité du signal de luciférase est alors d'environ 15% de celui mesuré le premier jour. Ces résultats suggèrent que le tansposon SB permet une insertion stable du transgène dans un nombre très restreint de cellules pulmonaires ayant la capacité de se multiplier. Ce résultat est prometteur et offrira une plate-forme d'intérêt qui permettra de vectoriser des gènes codant pour des protéines biologiquement actives, telles que celle codée par le gène CFTR (cystic fibrosis transmembrane conductance regulator) pour la thérapie de la mucoviscidose, ou le gène K-Ras pour l'analyse de l'oncogenèse ras-dépendante dans le cancer du poumon. Enfin, les cellules touchées par l'insertion stable du transposon ayant un pouvoir de régénération du poumon important, il semble que nous ayons un moyen de modifier génétiquement des cellules souches pulmonaires. Nous souhaitons donc maintenant les caractériser précisément car cela ouvre des perspectives thérapeutiques importantes.

Le TNF-α est une cytokine pro-inflammatoire jouant un rôle délétère dans de nombreuses pathologies. Nous nous sommes intéressés à l'inhibition du TNF-α à l'aide de variants du récepteur soluble de type I du TNF-α (hTNFR-Is) administrés par thérapie génique non virale. Trois variants ont été étudiés: un monomère hTNFR-Is, correspondant au récepteur soluble physiologique, une protéine chimérique hTNFR-Is/mIgG1, dont l'efficacité par administration protéique est reconnue, et une forme dimérique obtenue par association de deux fragments hTNFR-Is à l'aide d'un espaceur polyglycine. La vectorisation des plasmides codant ces variants a été étudiée par différentes voies afin d'obtenir un effet systémique (électrotransfert intramusculaire, greffe de cellules autologues), ou un effet local (électrotransfert intra-articulaire (genou de souris), électrotransfert intra-oculaire). L'électrotransfert intramusculaire permettait d'obtenir une expression de protéine à long terme (supérieure à 6 mois) et dose-dépendante. La protéine chimérique était très stable dans la circulation, et était sécrétée à un taux élevé. Cette procédure n'induisait pas de réponse immune contre la protéine transgénique. Nous avons démontré l'obtention, par électrotransfert intra-articulaire, d'une expression dosedépendante du transgène durant deux semaines. Le passage de la protéine dans la circulation était faible, ce qui était l'objectif de cette approche locale. Aux fortes doses, une réponse immune contre la protéine chimérique était observée. Nous avons montré la faisabilité de l'électrotransfert dans un muscle lisse, le muscle ciliaire de l'œil. L'expression obtenue était uniquement localisée dans le muscle ciblé, et la procédure était sûre (pas d'inflammation ni de dommages observables). L'expression du transgène était supérieure à un mois, sans passage de la protéine dans la circulation. L'électrotransfert intramusculaire de variants du hTNFR-Is était efficace (forme chimérique principalement) dans un modèle de polyarthrite rhumatoïde (arthrite expérimentale au collagène) sur les signes cliniques et histologiques de la maladie, par un unique électrotransfert à l'apparition des signes cliniques de la maladie. La comparaison de ce traitement à l'injection répétée de protéine recombinante illustrait la potentialité d'une approche par thérapie génique, de part son efficacité à long terme. Les approches locale et cellulaire restent à tester dans ce modèle. L'électrotransfert intramusculaire de plasmide codant les hTNFR-Is ne permettait pas d'améliorer la récupération des fonctions motrices après un traumatisme crânien, dans un modèle murin, même si la protéine était détectée dans le cerveau, et capable d'inhiber le TNF-α. Ces résultats sont cependant très préliminaires. L'électrotransfert intra-oculaire du plasmide codant la forme chimérique hTNFR-Is/mIgG1 permettait d'inhiber efficacement les signes cliniques et histologiques dans un modèle expérimental d'uvéite (uvéite expérimentale aux endotoxines). Nos résultats mettent en évidence l'efficacité de l'électrotransfert pour délivrer un gène thérapeutique et obtenir une production locale ou systémique (selon la stratégie utilisée) de protéine thérapeutique. Nos résultats illustrent le potentiel de nouvelles cibles (articulation, muscle lisse de l'œil) pour cette technologie, ce qui est encourageant pour l'application future de l'électrotransfert à d'autres tissus/organes cibles et à d'autres pathologies.

La recherche de vecteurs non viraux pour la thérapie génique est un domaine très développé. Les systèmes cationiques montrent une forte efficacité de transfection in vitro, mais cette activité est considérablement diminuée in vivo car les complexes ADN/vecteur, du fait de leur charge globale positive, sont rapidement éliminés de la circulation sanguine. Les lipopolythiourées sont des systèmes non cationiques qui représentent une alternative aux lipides cationiques: ils permettent de réduire de moitié l'élimination précoce après une injection intraveineuse. Dans ce mémoire est décrite la synthèse d'une famille de seize lipopolythiourées dont la structure repose sur une tête polaire branchée à deux motifs thiourée. Ces lipides présentent une grande diversité au niveau de l'ancre hydrophobe, de l'espaceur, du répartiteur et des terminaisons. L'évaluation de cette famille a été réalisée de façon systématique et la recherche du mécanisme d'action a été entreprise. Ces études ont permis la mise au point de lipopolythiourées d'une formulation facile et possédant un pouvoir transfectant du même ordre de grandeur que celui des lipides cationiques.