Dans les systèmes biologiques, les barrières tissulaires permettent le transport sélectif de molécules du sang au tissu approprié. Un exemple de barrière tissulaire est la barrière hémato-encéphalique (BHE). La BHE protège le cerveau du sang et maintient l'homéostasie du microenvironnement du cerveau, ce qui est essentiel à l'activité et à la fonction neuronale. La caractérisation de cette BHE est importante, car un dysfonctionnement de cette barrière est souvent révélateur de toxicité ou de maladie. Bien que le nombre d'articles publiés dans le domaine du développement et de la caractérisation de la BHE ait été multiplié ces dernières années, la validité des modèles utilisés est encore un sujet de débat. L'avènement de l'électronique organique a créé une occasion unique pour coupler les mondes de l'électronique et de la biologie, à l'aide de dispositifs tels que le transistor électrochimique organique (OECT). OECT constitue un outil très sensible et économique pour diagnostiquer l’intégrité d’une barrière tissulaire. Dans cette étude, nous avons tout d’abord développé trois différents modèles de BHE. Nous avons optimisé l’adhésion des cellules endothéliales cérébrales sur la matière active du transistor. Nous avons ainsi pu établir l'intégration des OECTs avec des cellules immortalisées humaines micro vasculaires cérébrales endothéliales (h CMEC/D3) en tant que modèle in vitro de BHE. Nous avons démontré que la fonction de tissu de la BHE peut être détectée en utilisant cette nouvelle technique. En outre, par cette technique, une perturbation de la barrière (par exemple, provoquée par un composé toxique) pourra être détectée électriquement au moyen d'une mesure de courant. / In biological systems many tissue types have evolved a barrier function to selectively allow the transport of matter from the lumen to the tissue beneath; one example is the Blood Brain Barrier (BBB). The BBB protects the brain from the blood and maintains homeostasis of the brain microenvironment, which is crucial for neuronal activity and function. Characterization of the BBB is very important as its disruption or malfunction is often indicative of toxicity/disease. Though the number of published papers in the field of in vitro BBB has multiplied in recent years, the validity of the models used is still a subject of debate.The advent of organic electronics has created a unique opportunity to interface the worlds of electronics and biology, using devices such as the Organic ElectroChemical Transistor (OECT), which provide a very sensitive way to detect minute ionic currents in an electrolyte as the transistor amplifies the gate current.In this study, we test three different type of BBB in order to develop a stable BBB model. We optimize the adhesion of brain endothelial cell on OECT conducting polymer. We show the integration of OECTs with immortalized human cerebral microvascular endothelial cells as a model of human blood brain barrier, and demonstrate that the barrier tissue function can be detected. Moreover, by this technique, a disruption in the barrier (e.g. caused by a toxic compound) is assessed electrically through a measurement of the drain current. Results show the successful development and validation of an in vitro BBB model. Dynamic monitoring of the barrier properties of the BBB barrier tissue was possible using the OECT.

La barrière hémato-encéphalique (BHE) régule finement l’apport en oxygène et en nutriments du cerveau et le protège d’éventuels pathogènes, notamment en bloquant le passage des molécules de poids moléculaire supérieur à 400 Da. Malheureusement, cette barrière est un obstacle à la délivrance de nombreux médicaments. Les ultrasons focalisés de basse intensité, combinés avec des microbulles, représentent un outil de choix pour perméabiliser la BHE, de façon sûre et réversible, et ainsi permettre de délivrer efficacement des médicaments ou des agents de contraste dans le cerveau. Dans la première partie de ma thèse, j’ai développé de nouvelles stratégies ultrasonores de perméabilisation de la BHE chez le rongeur. J’ai mesuré l’atténuation du faisceau ultrasonore par le crâne et étudié l’influence des paramètres acoustiques sur l’intensité et la durée de la perméabilisation. Ces développements m’ont ensuite permis de délivrer des nanoparticules dans le cerveau de rongeurs et d’observer cette délivrance par imagerie par résonance magnétique (IRM), tomographie par émission de positrons, imagerie de contraste de phase par rayons-X, spectrométrie de masse ou encore histologie. La seconde partie de mon travail a porté sur l’application de cette technologie ultrasonore à la maladie d’Alzheimer (MA). J’ai tout d’abord optimisé un protocole IRM T2* à très haute résolution permettant l’imagerie ex vivo des plaques amyloïdes de souris modèles de la MA. J’ai développé un traitement semi-automatique des images pour détecter et quantifier la charge amyloïde dans le cortex. Enfin, j’ai évalué la perméabilisation répétée de la BHE en tant que thérapie pour la MA et démontré que des perméabilisations répétées de la BHE pouvaient avoir un effet bénéfique sur la mémoire de rongeurs modèles de la maladie. / The blood-brain barrier (BBB) plays a crucial role in maintaining the hemostasis of the brain and protects it from pathogens. The BBB prevents molecules with a molecular weight higher than 400 Da to enter the brain. Crucial, the BBB becomes a limit to deliver drugs to the brain. Low intensity focused ultrasound and microbubbles are a unique tool to open the BBB, in a safe and reversible way, to deliver drugs to the brain. The first part of the PhD was dedicated to developing new strategies for BBB opening. To do so, I measured the attenuation of the ultrasound beam by the skull and studied the dependency of the intensity and of the duration of the BBB opening on the acoustic parameters. Thanks to these developments, I was able to deliver many kinds of nanoparticles to rodent brains and I could observe their delivery with techniques such as magnetic resonance imaging (MRI), positron emission tomography, phase-contrast X-ray imaging, mass spectroscopy or histology. The second part of my PhD was focused on applying this technology to Alzheimer’s disease (AD). I optimized a T2* MRI protocol at very high resolution for ex vivo imaging of amyloid plaques in the cortex of mice modeling AD. I developed a semi-automatic image treatment to detect and quantify the amyloid load. Finally, I tested a repeated BBB opening as a therapy for AD and showed that repeated BBB openings could have a beneficial impact on the memory on rodents modeling AD.

Le glioblastome (GBM) est le cancer du cerveau le plus fréquent et grave chez l’adulte. Son pronostic sombre est en partie dû à la résistance de ces tumeurs aux chimiothérapies. L’une des principales causes de ces résistances est l’incapacité des chimiothérapies à pénétrer dans le cerveau depuis le sang à cause de la barrière hémato-encéphalique (BHE), une spécificité des vaisseaux sanguins cérébraux. Par l’injection de microbulles et l’envoi d’ultrasons dans le cerveau, il est possible d’ouvrir cette BHE pour permettre à des chimiothérapies d’entrer dans le cerveau. Nous avons montré quela chimiothérapie carboplatine gagnait en efficacité lorsqu’elle était injectée après ce procédé. Les GBM peuvent aussi montrer une résistance aux chimiothérapies par des mécanismes génétiques intrinsèques à la tumeur. Nous avons étudié l’expression et l’impact sur le pronostique des patients atteints de GBM des gènes de la famille des transporteurs ABC, dont le membre ABCA13 s’est avéré important. / Glioblastoma (GBM) is the most frequent and severe brain cancer for adults. Its dark prognosis in partly due to the resistance of these tumors to chemotherapies. One of the main causes of these resistances is the incapacity of chemotherapies to enter the brain from the blood circulation because of the bloodbrain barrier (BBB), a specificity of cerebral blood vessels. By the injection of microbubbles and the delivery of ultrasound into the brain, it is possible to open this BBB to allow chemotherapies to enter the brain. We have showed that the chemotherapeutic agent carboplatin gained efficacy when it was injectedafter this procedure. GBM can also exhibit resistance to chemotherapies by genetic mechanisms intrinsic to the tumor. We studied the expression and the impact on prognosis for GBM patients of the genes of the ABC transporters family, which member ABCA13 appeared important.

Le glioblastome (GBM) est la tumeur cérébrale primaire la plus fréquente et agressive chez l’adulte. Son traitement, une exérèse chirurgicale maximale suivi d’un traitement adjuvant (radiothérapie et témozolomide [TMZ]), n’offre qu’un bénéfice modeste de survie médiane (14.6 mois vs. 12.1 mois pour radiothérapie post-chirurgie seule) (STUPP et al., 2005). Le TMZ demeure l’agent de choix pour le traitement du GBM. Malgré sa biodisponibilité approchant 100% suivant son administration per os (PO) (Diez et al., 2009), sa pénétration dans le liquide céphalorachidien n’est que de 20% (Ostermann et al., 2004). Ainsi, il se peut que les limites thérapeutiques du TMZ soient reliées aux barrières hémato-encéphalique (BHE) et hémato-tumorale (BHT). Plusieurs stratégies alternatives tentent de contourner ces barrières comme l’administration intra-artérielle (IA) avec une ouverture osmotique de la BHE (OBHE). Cette technique permet une plus grande distribution d’agent thérapeutique au système nerveux central (SNC). L’utilisation de cette stratégie avec le témozolomide n’a jamais été étudiée à ce jour. Nous avons émis l’hypothèse que son utilisation permettra d’augmenter la concentration de TMZ dans le SNC et que, lorsque combiné avec la radiothérapie, permettra de rehausser son activité anti-tumorale. Les objectifs du projet sont : (1) l’évaluation de la sensibilité des cellules F98 au TMZ in vitro; (2) la caractérisation de la neuropharmacocinétique du TMZ in vivo, selon différents modes d’administration; et (3) l’évaluation de l’effet anti-tumoral du TMZ in vivo, selon différents modes d’administration. Les expérimentations in vivo ont été exécutées dans le modèle syngénique Fischer-F98, porteur de tumeur gliale. L’expérimentation in vitro a démontré une résistance importante des cellules F98 au TMZ. La méthodologie développée a permis de démontrer que l’infusion IA avec et sans OBHE augmente la concentration maximale et l’aire sous la courbe du TMZ dans la tumeur cérébrale et dans le parenchyme cérébral ipsilatéral du rat Fischer-F98. Par contre, aucun bénéfice de survie n’a été observé en utilisant ces stratégies alternatives. Au contraire, l’acheminement augmenté du TMZ au SNC semble toxique. Un bénéfice de survie a été mesuré suite à l’ajout d’un traitement de radiothérapie, mais de façon indépendante au mode de livraison de TMZ ou de solution saline normale (groupe contrôle). Enfin, nos résultats témoignent de l’impact du mode d’acheminement sur la distribution d’un agent thérapeutique au SNC. En détournant la BHE, l’utilisation judicieuse d’approches alternatives combinée à un agent thérapeutique approprié a un grand potentiel clinique dans le traitement des GBM. / Abstract : Glioblastoma (GBM) is the most frequent and aggressive primary brain tumor in adults. Its’ standard treatment, maximal surgical resection followed by an adjuvant treatment (radiotherapy and temozolomide [TMZ]) offers only a modest median survival benefit of 14.6 months (vs. 12.1 months with post-surgery radiotherapy alone) (Stupp et al., 2005). TMZ remains the therapeutic agent of choice for the treatment of GBM. Despite its bioavailability approaching 100% after a per os administration (Diez et al., 2009), its cerebrospinal fluid penetration is only of 20% (Ostermann et al., 2004). Thus, TMZ’s therapeutic limitations could be due to the blood-brain barrier (BBB) and blood-tumor barrier (BTB). Alternative routes of drug delivery attempt to bypass these barriers. For example, intra-arterial (IA) administration with an osmotic blood-brain barrier disruption (OBBBD) allows greater drug distribution to the central nervous system (CNS). Its use with TMZ, with or without radiotherapy, has never been studied. We hypothesized that it will increase TMZ concentration in the CNS and that, when combined to radiotherapy, it will intensify its anti-neoplastic activity. The project was divided in three parts: (1) the evaluation of F98 cells’ in vitro sensitivity to TMZ; (2) the in vivo caracterization of TMZ’s neuropharmacokinetics, following different routes of administration; and (3) the in vivo evaluation of TMZ’s anti-tumoral effect, following different routes of administration. The syngenic glioma Fischer-F98 model was used in all in vivo experiments. Our results showed the F98 cells to be resistant to TMZ in vitro. The methodology developed showed that an IA infusion with and without OBBBD increased TMZ’s peak concentration and area under the curve in the brain tumor and ipsilateral brain parenchyma in the Fischer-F98 rat. All the while limiting systemic exposure. However, no survival benefit was observed with the use of these alternative strategies. More so, TMZ’s enhanced delivery to the CNS seemed toxic. A survival benefit was measured following the addition of radiotherapy. This was independent of the route of delivery of TMZ or normal saline. In summary, our results provide evidence that the method of TMZ administration does impact its CNS delivery. By bypassing the BBB, the judicious use of local delivery approaches combined with the appropriate therapeutic agent can have a great clinical potential in the treatment of glioblastomas.

La barrière hémato-encéphalique (BHE) est la structure essentielle au système nerveux central (SNC), localisée au sein des capillaires cérébraux. Elle est responsable du maintien de l’homéostasie cérébrale ainsi que de sa protection. En effet, les pathologies affectant le SNC sont souvent associées à une altération au niveau de la BHE. L’un des nombreux facteurs, pouvant altérer l’homéostasie du SNC, est l’hypoxie puisque le cerveau est le premier consommateur d’oxygène. De nombreuses études ont démontré qu’une hypoxie aigüe (modélisation de l’ischémie cérébrale transitoire ou l’AVC), altère la perméabilité de cette barrière. Cependant, certaines pathologies sont liées à une hypoxie intermittente, notamment les troubles respiratoires associés au sommeil, comme le syndrome d’apnées du sommeil. Cette hypoxie intermittente ne semble pas être sans conséquence sur la structure et la fonction du cerveau, car des études menées chez l’Homme ont démontré que ces patients souffraient de troubles cognitifs. L’enjeu dans l’étude de ces pathologies est d’avoir une meilleure compréhension des mécanismes amenant à l’altération de la BHE, afin de développer des stratégies thérapeutiques adéquates. Toutefois, peu d’études à ce jour se sont intéressées à l’impact de l’hypoxie intermittente sur la BHE en raison de la complexité du cerveau. De ce fait, les modèles in vitro de BHE semblent être des outils adéquats à l’étude de la BHE en conditions pathologiques. L’objectif de ce travail de thèse a été de mettre en place un modèle in vitro de BHE permettant l’étude de l’impact de stress hypoxiques répétés sur l’intégrité de cette barrière.Le modèle mis en place est un modèle de co-culture « contact » mettant en jeu des cellules endothéliales cérébrales immortalisées de souris et des astrocytes immortalisés de rat. En effet, de nombreuses études ont montré l’importance des interactions entre les astrocytes et les cellules endothéliales, dans la mise en place du phénotype de barrière de la BHE. Nous avons fait le choix de développer un modèle murin afin d’être en adéquation avec les études menées, chez le petit animal, au laboratoire. Ce modèle a été caractérisé en termes de résistance électrique transendothelial (TEER), de perméabilité membranaire, de jonctions serrées et de transporteurs d’efflux. Ce modèle répond aux critères attendus pour un modèle in vitro de BHE et est rapide à mettre en place.L’impact cellulaire de l’hypoxie intermittente est difficile à étudier in vitro en raison de la rapidité du phénomène. De ce fait, nous avons mis en place une méthode alternative d’induction de stress hypoxique par un agent chimique, l’hydralazine, qui soit reproductible, contrôlable et réversible, afin d’étudier les mécanismes cellulaires et moléculaires induits au niveau de cette BHE. / The blood-brain barrier (BBB) is the essential structure of the central nervous system (CNS), located at the level of brain capillaries. The BBB is responsible for the maintenance of cerebral homeostasis and its protection. Indeed, diseases affecting the CNS are often related to a disorder at the BBB’s site. One of the several factors which can alter the homeostasis of the CNS, is hypoxia because the brain is one of the the first consumer of oxygen of the body. Several studies showed that acute hypoxia (mimic transient brain ischemia or stroke), could alter BBB permeability. However, some disorders are related to intermittent hypoxia, particularly sleep related breathing disorders, such as sleep apnea syndrome. This intermittent hypoxia does not seem to be innocent on the brain structure and function, since studies in humans have demonstrated that these patients suffer from cognitive disorders. The challenge in the study of such pathologies is represented by a better understanding of mechanisms leading to this alteration, in order to develop adequate therapeutic strategies. Nevertheless, few studies have focused, to date, on the impact of intermittent hypoxia on the BBB, due to the complexity of the brain structure in vivo. In this regard, in vitro BBB model appear to be suitable tools for the study of BBB in pathologies conditions. The aim of this thesis was to set up an in vitro BBB model suitable for the study of BBB’s integrity after repeated hypoxic stress exposure.

Dans le monde, une femme sur neuf sera atteinte d’un cancer du sein et environ un tiers développeront alors des métastases, principalement au niveau des poumons, des os et du cerveau. Dans ce dernier cas, le pronostic de survie des patientes est extrêmement faible, et ce, malgré le développement constant de nouvelles molécules anticancéreuses. En effet, la majorité de ces composés sont inefficaces du fait de leur incapacité à franchir la barrière hémato-encéphalique (BHE) pour aller cibler les métastases cérébrales. Ainsi, bloquer le passage des cellules tumorales vers l’endothélium cérébral peut être envisagé comme l’une des stratégies thérapeutiques de réduction de la formation des métastases cérébrales. Néanmoins, cette approche implique l’identification des mécanismes moléculaires mis en jeu lors des interactions entre les cellules tumorales et les cellules endothéliales de la BHE. C’est dans ce contexte que s’inscrivent ces travaux de doctorat en démontrant que la pertinence des résultats obtenus à partir d’études in vitro est largement dépendante de la qualité du modèle de BHE utilisé. L’utilisation de différents modèles in vitro montre en effet que seul le modèle généré à partir de cellules souches humaines fournit des résultats conformes aux données cliniques quant aux capacités d’interactions des cellules tumorales mammaires avec la BHE en fonction de leur agressivité relative. Ce modèle permet ainsi l’étude spécifique des mécanismes responsables des interactions entre les cellules tumorales et les cellules de la BHE lors de la formation des métastases cérébrales chez l’homme. / Worldwide, one in nine women will suffer from breast cancer and about a third of them will develop distant metastases, mainly in the lung, the bones and the brain. Brain metastases are associated with poor prognosis and reduced overall survival because most of the available anticancer agents proved to be ineffective because of their failure to cross the Blood-Brain Barrier (BBB) to target brain metastases. Hence, prevent cancer cells to cross the BBB can be considered as one of therapeutic strategies to reduce brain metastases development. However, this includes the prior identification of still unknown molecular mechanisms involved during interactions between cancer cells and BBB endothelial cells. It is in this context that this thesis work has been drawn up. It shows that the relevance of results obtained from in vitro studies heavily depends on the quality of the chosen BBB model. The use of several in vitro models demonstrates that only the one generated from human stem cells provides results in accordance with clinical data. This model also enables study of specific mechanisms responsible for interactions between cancer cells and BBB endothelial cells during brain metastases formation.

Ce mémoire d'HDR (Habilitation à Diriger des Recherches) représente une synthèse de mes activités d'enseignement et de mes travaux de recherche. Mon parcours de recherche a été centré sur les acides gras polyinsaturés de la famille oméga-3, notamment l'acide docosahexaénoïque (DHA), un nutriment bioactif indispensable au développement du système nerveux central et à la fonction rétinienne. Mon intérêt pour cette molécule fondamentale m'a amenée au cours de ces années à réaliser des recherches allant de la biosynthèse du DHA à partir de son précurseur (l'acide alpha-linolénique), à son ciblage spécifique au niveau de la sphère cérébro-vasculaire en passant par son métabolisme (peroxydation lipidique et métabolisme oxygéné).

Jusqu'en 1980, date à laquelle la variole a été déclarée éradiquée suite à la pratique de la vaccination, elle a constitué un véritable fléau pour l'humanité. Le risque de réémergence du virus de la variole dans un contexte bioterroriste, compte-tenu des conditions de production, de la faible immunité de la population et des complications post-vaccinales liées aux vaccins historiques, rend le développement de nouveaux vaccins antivarioliques nécessaire.<br />L'objectif du travail de thèse présenté dans ce mémoire est l'étude du vaccin antivariolique historique Lister dans un cadre de stratégie d'élaboration d'un nouveau vaccin issu de cette souche.<br />La séquence génomique de ce vaccin est déterminée et décrite. Sa comparaison avec d'autres souches de virus de la vaccine met en évidence les singularités de la souche Lister. <br />Par ailleurs, l'étude de la diversité de la population virale et sa caractérisation phénotypique et génétique devraient permettre d'éclairer le choix de la stratégie pour développer un nouveau vaccin dit de deuxième génération issu de cette souche : vaccin constitué d'un seul clone viral ou vaccin polyclonal.<br />Enfin, l'étude de l'interaction du virus de la vaccine avec la barrière hémato-encéphalique montre une augmentation de sa perméabilité suite à l'infection des cellules endothéliales par le virus de la vaccine. De plus, des études in vivo mettent en évidence l'entrée et la réplication du virus dans le tissu cérébral, entraînant des atteintes cérébrales parfois mortelles. Ces perspectives permettent d'appréhender la neuropathogénicité du vaccin historique reliée aux encéphalites post-vaccinales, complications létales de la vaccination antivariolique.

La présence de la glycoprotéine P (P-gp) dans la barrière hémato-encéphalique (BHE) conduit à l’échec de nombreuses thérapies ciblant le système nerveux central (SNC). Cependant la P-gp protège aussi le cerveau contre des composés nocifs, essentiellement lipophiles, endogènes et exogènes susceptibles de passer la BHE par diffusion simple. Par conséquent, toute inhibition de la P-gp qui vise à améliorer la distribution des agents pharmacologiques dans le cerveau doit prendre en compte la neurotoxicité potentielle de cette inhibition. Les premiers travaux ont montré que l’elacridar et le tariquidar, deux modulateurs de la P-gp de troisième génération, augmentaient la distribution dans le cerveau de plusieurs de ses substrats. Malheureusement, d’autres études plus récentes, suggèrent l’utilisation de doses élevées de l’elacridar et du tariquidar pour moduler efficacement l’activité de la P-gp dans la BHE. Néanmoins, ces doses élevées en co-administration avec des substrats de la P-gp peuvent être associées à des interactions pharmacocinétiques et à des profils toxiques, limitant ainsi l'utilisation de ces inhibiteurs.Dans ce contexte, l’objectif principal de cette thèse est d’obtenir une modulation transitoire mais efficace de la P-gp dans la BHE par administration intraveineuse de doses faibles mais thérapeutiques de l’elacridar et du tariquidar sous leur forme libre ou co-encapsulé dans les liposomes. Le lopéramide, substrat de la P-gp, a été également administré sous sa forme libre comme une preuve in vivo d’une inhibition efficace de la P-gp dans la BHE.L'administration simultanée de ces deux modulateurs de la P-gp n’a pas modifié leurs concentrations plasmatiques ou celles du lopéramide, mais a entraîné une importante distribution du lopéramide dans le cerveau en raison de leur activité inhibitrice non- compétitive. De plus, la co-encapsulation de l’elacridar et du tariquidar dans des immunoliposomes stabilisées stériquement a amélioré la demi-vie et la distribution dans le cerveau des ceux deux composés. Par conséquent, la distribution dans le cerveau du lopéramide a été considérablement augmentée, sans aucune modification de sa pharmacocinétique ou distribution tissulaire. Par ailleurs, la diminution partielle de l'activité inhibitrice du tariquidar par des liposomes vides suggère l’utilisation de ce nanovecteur comme une approche de bio-détoxification pour le traitement des surdoses de tariquidar. En résumé, cette thèse propose différentes approches pour exploiter pleinement l’elacridar et le tariquidar. Les résultats décrits dans ce manuscrit devraient ouvrir des pistes intéressantes pour atteindre une inhibition efficace de la P-gp dans la BHE et pour réussir des thérapies ciblant le système nerveux central / Although the P-glycoprotein (P-gp) represents an obstacle in several central nervous system (CNS) pharmacotherapies, the P-gp also protects the brain from intoxication by endogenous and exogenous harmful lipophilic compounds that otherwise could penetrate the blood-brain barrier (BBB) by simple diffusion. Therefore, any modulation of the efflux transporter has to consider the potential neurotoxicity of such modulation. Early studies showed that elacridar and tariquidar, two third-generation P-gp modulators, increase the distribution of several P-gp substrates in the brain. Unfortunately, recent studies suggest the use of high doses of elacridar and tariquidar to efficiently modulate the P-gp at the BBB. Nevertheless, when co-administered with P-gp substrates, these high doses may be associated with pharmacokinetic interactions and toxic profiles, thus limiting the use of these compounds.Hence, this thesis aimed to attain a transient but efficient modulation of the P-gp at the BBB using elacridar and tariquidar but avoiding the use of large doses of these compounds. For this purpose we took advantage of the possible in vivo intravenous co-administration of low but therapeutic doses of elacridar and tariquidar, under their free form or co-encapsulated in liposomes. The brain distribution of free loperamide was determined as an in vivo probe of full inhibition of the P-gp activity at the BBB.The concurrent administration of both free P-gp modulators does not modify their plasma concentrations or those of the P-gp substrate but significantly increased the brain uptake of loperamide as a result of their non-competitive modulatory activity. Moreover, the co-encapsulation of elacridar and tariquidar in targeted sterically stabilized immunoliposomes improved the half-lives and brain distribution of both compounds. Consequently, the brain uptake of free loperamide was significantly enhanced without any modification of its pharmacokinetics or tissue distribution. Moreover, the partial impairment of the modulatory activity of tariquidar by empty liposomes, supports the use of this nanocarrier as a bio-detoxifying approach for the treatment of tariquidar overdoses.In summary, this thesis proposes different approaches for full exploitation of elacridar and tariquidar. The findings described in this manuscript should open interesting avenues to achieve an efficient overcoming of the P-gp at the BBB and succeed CNS pharmacotherapies.

Le MSRV (Multiple Sclerosis Associated Retro Virus) fait partie de la famille de rétrovirus endogènes humains HERV-W. Une protéine d'enveloppe provenant du MSRV est retrouvée chez la plupart des patients atteints de sclérose en plaque (SEP). Cette protéine (Env-ms) a des propriétés pro-inflammatoires sur les cellules immunitaires et pourrait donc jouer un rôle dans la pathogenèse de la SEP en exacerbant la diapédèse leucocytaire observée dans le système nerveux central (SNC) des patients. Cette étude vise principalement à analyser les effets de Env-ms sur la barrière hémato-encéphalique (BHE) au niveau moléculaire et fonctionnel. Nous avons pu démontrer que l'enveloppe recombinante du MSRV était capable de stimuler plusieurs paramètres inflammatoires sur un modèle humain de BHE in vitro, la lignée HCMEC/D3. En effet, Env-ms induit une surexpression d'ICAM-1, une protéine impliquée dans l'adhésion des leucocytes aux cellules endothéliales, d'une manière dose dépendante ainsi qu'une production dose dépendante de cytokines pro-inflammatoires comme l'IL-6 et l'IL-8. De plus, par une approche utilisant des siRNAs, nous avons pu montrer que Env-ms était reconnue par le récepteur TLR4, un récepteur de l'immunité innée exprimé par les cellules endothéliales. Nous avons aussi montré par des essais fonctionnels que Env-ms stimulait de manière significative l'adhésion de cellules immunitaires activées à la monocouche de cellules endothéliales. Enfin, nous avons aussi mesuré les effets de Env-ms sur des cultures primaires de cellules endothéliales HUVEC et nous avons pu montrer que les propriétés pro-inflammatoires de la protéine d'enveloppe étaient similaires à celles observées sur le modèle HCMEC/D3 Ces résultats appuient l'hypothèse selon laquelle le MSRV pourrait être impliqué dans la pathogenèse de la SEP ou bien dans le maintien d'un niveau d'inflammation élevé favorisant le désordre immunitaire observé chez les patients. Le MSRV pourrait également jouer un rôle dans d'autres maladies inflammatoires chroniques.