Les nanoparticules de Poly (D,L-Lactic-coGlycolic) Acid (PLGA)

Le Poly (D,L-Lactic-coGlycolic) Acid (PLGA) est un copolymère d'acide poly-lactique (PLA) et d'acide poly-glycolique (PGA). L'acide poly-lactique contient un carbone α asymétrique (généralement décrit comme la forme D ou L en termes stéréochimiques classiques). Les formes énantiomèriques du polymère PLA sont l'acide D-lactique (PDLA) et l'acide poly-L-lactique (PLLA). PLGA comprend généralement les formes d'acide D- et poly-L-lactique en proportion égale, d’où la dénomination d’acide poly D, L-lactique-co-glycolique (Makadia & Siegel, 2011).

Ce polymère est biodégradable. Son hydrolyse génère de l’acide lactique et de l’acide glycolique ; deux monomères métabolisables qui entrent directement dans le cycle de Krebs (Figure 28). Ainsi, le temps de dégradation du PLGA peut varier de quelques mois à quelques années en fonction de sa taille, du ratio de PLA/PGA (une augmentation du nombre de PLA augmente le temps de dégradation du PLGA) et de l’acidité du milieu (un milieu alcalin diminue fortement la durée de vie du PLGA). (Danhier et al., 2012)

Figure 28. L'hydrolyse du PLGA donne des métabolites qui peuvent être intégrés au cycle de Krebs

(Danhier et al., 2012)

Les PLGA sont générés par approche bottom-up par émulsion et évaporation du solvant ou par nano précipitation par anti solvant, principalement. Typiquement les NP de PLGA

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obtenues par ces approches mesurent entre 150 et 250 nm. Ces NP sont chargées négativement à pH physiologique. Ces charges de surface peuvent être modifiées en conjuguant les PLGA avec du Poly Ethylène glycol (PEG, charge neutre) ou du chitosan (charge positive).

Les expériences d’autoradiographie et de bio distribution indiquent que les PLGA s'accumulent rapidement dans le foie, la moelle osseuse, les ganglions lymphatiques, la rate et les macrophages péritonéaux. In vitro, les PLGA per se (sans biomolécule encapsulée) sont rapidement internalisés par les macrophages murins J774 et ont été montrées en colocalisation avec les marqueurs des compartiments endolysosomaux (lysotracker et coumarin) (Nicolete, dos Santos, & Faccioli, 2011).

A l’instar des micelles ou des dendrimères, le PLGA est l’un des matériaux les mieux caractérisés pour l’encapsulation et la délivrance de drogues et pour des formulations vaccinales (Mundargi, Babu, Rangaswamy, Patel, & Aminabhavi, 2008).

En effet, les PLGA peuvent être utilisés en tant que nano vaccins pour délivrer des antigènes. Par exemple, en 2008, Gomez a mis au point une stratégie vaccinale antiallergique avec des PLGA contenant du LPS en temps qu’adjuvant et l’ovalbumine en surface (antigène modèle). Des souris sensibilisées à l’ovalbumine et traitées avec cette formulation ne développent plus de réaction allergique lors d’une injection intra-péritonéale d’OVA. (Gomez et al., 2008). Pour augmenter l’immunogénicité et l’efficacité des vaccins, la délivrance de l’antigène peut être ciblée aux APC et plus particulièrement aux DC. Ainsi en 2013, Zaric et ses collègues ont développé un protocole vaccinal utilisant les PLGA et permettant de cibler les DC résidentes de la peau. Sur modèle murin, ils ont injecté l’antigène modèle OVA nano encapsulé dans les PLGA en sous-cutané grâce à une matrice de micro aiguilles. Cette délivrance active spécifiquement les DC de la peau ; permettant de présenter l’antigène aux lymphocytes T dans le ganglion lymphatique drainant le territoire cutané. Il en résulte une forte réponse T CD8+ cytotoxique et une activation et prolifération des T CD4+ helper 1. Sur des souris injectées avec une lignée de mélanomes portant l’antigène OVA (B16-OVA), cette immunisation ralentit la croissance tumorale jusqu’à 13 jours post implantation (Zaric et al., 2013).

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Pour la délivrance de médicaments, les PLGA ont été utilisés par Higaki et ses collègues pour encapsuler le glucocorticoïde betamethasone sodium phosphate. Injecté dans un modèle murin d’arthrite rhumatoïde, ces NP ont permis une délivrance ciblée et prolongée du glucocorticoïde et une diminution significative de la réponse inflammatoire au niveau des articulations (Higaki, Ishihara, Izumo, Takatsu, & Mizushima, 2005). Toujours dans ce modèle d’arthrite rhumatoïde, une injection de collagène de type II encapsulé dans des NP de PLGA peut là aussi supprimer la réponse inflammatoire (Kim et al., 2002). Les PLGA peuvent aussi co-délivrer des agents à effets anti-inflammatoires. Par exemple, des PLGA chargées avec dexaméthasone peuvent être combinées avec des siRNA-ciblant COX-2. Sur une lignée de chondrocytes C28/I2 activés avec TNF, l’incubation avec ces NP diminue significativement l'expression de facteurs inflammatoires typiques tels mPGES-1, COX-2 et iNOS, par rapport aux NP chargés de dexaméthasone seule (J. S. Park et al., 2012).

Les PLGA peuvent aussi être utilisés dans la délivrance d’ADN. Dans un modèle murin de diabète, la délivrance intramusculaire de PLGA couplés à un plasmide encodant la cytokine IL-10 est capable de diminuer la glycémie par rapport aux souris traitées uniquement avec PLGA ou le plasmide interleukine-10 seul. Cette injection est accompagnée d’une augmentation des niveaux sériques d'interleukine-10 et une diminution des taux d'interféron-gamma. Enfin, ce traitement restaure l’histologie des îlots pancréatiques, montrant une diminution de l’inflammation (Basarkar & Singh, 2009). Dans le même esprit, le greffage d’un plasmide codant pour la protéine P55 de HIV-1 sur la surface de NP cationiques de PLGA peut augmenter sa délivrance aux APC. Une injection intra-musculaire de cette construction chez la souris augmente des taux sériques d’IgG anti P55. Ex vivo, les splénocytes issus de ces souris peuvent induire une forte réponse T CD8+ cytotoxiques face à des cellules exprimant P55 (Singh, Briones, Ott, & O'Hagan, 2000).

Les études toxicologiques avec des dispositifs PLGA suggèrent que des réactions inflammatoires locales sur le site d’injection peuvent se produire, mais que ces NP sont généralement considérées comme biocompatibles. D’ailleurs, l’une des NP basées sur PLGA a été approuvée en utilisation nano médicale par la Food and Drug administration américaine (Bobo, Robinson, Islam, Thurecht, & Corrie, 2016). Cette NP, vendue sous le nom de Eligard, est un polymère PLGA encapsulant la drogue Leuprolide Acétate. Son injection sous cutanée chez le patient permet une délivrance prolongée de Leuprolide Acétate ; cela

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induit une suppression durable des niveaux de testostérone, associée à un bon pronostic dans le traitement du cancer de la prostate. Cependant, lors des essais cliniques plusieurs cas d’inflammation au point d’injection ont été rapportés. L’origine de ces effets inflammatoires doit être mieux caractérisée.

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