57 lient préférentiellement à des récepteurs à la surface des cellules cibles pour provoquer

l’internalisation des particules. La nature des récepteurs peut varier suivant le type cellulaire

[163]

. Dans la littérature, de nombreux exemples reportent le greffage de ligands à la surface des vecteurs vésiculaires ou matriciels [95], comme de nombreux peptides membranophiles

[164-166]

, des hormones [167], ou encore le mannose-6-phosphate [168], la riboflavine [169], ou l’acide nicotinique [170] pour des applications in vitro comme in vivo [171]. Dans le cadre d’une thérapie anticancéreuse, un des ligands les plus utilisés pour stimuler l’endocytose par la voie des clathrines reste tout de même la transferrine, protéine du sérum, car les cellules malignes surexpriment des récepteurs à la transferrine [172]. De nombreux exemples de la littérature reportent leur efficacité de ciblage, in vitro ou in vivo [96], après greffage sur des nanoparticules d’or [173], de nanoparticules polymériques (de PLGA [174] ou dérivés de PEG

[175, 176]

), de liposomes [177, 178] ou encore de niosomes [179]. La décoration des vecteurs par des ligands offre donc une grande polyvalence pour le ciblage spécifique de cellules.

3.1.2.1.4. Biodistribution des vecteurs internalisés et relargage des principes actifs

Une fois les particules endocytées par la voie des clathrines, ces dernières se retrouvent dans un compartiment endosomal précoce qui évolue en endosome tardif, puis fusionne avec un lysosome. Dans ce compartiment endo-lysosomal, il existe un risque élevé d’inactivation de l’activité thérapeutique des principes actifs encapsulés par hydrolase acide. Afin d’éviter leur dégradation, il est donc nécessaire de mettre en place des stratégies de modulation des processus biologiques facilitant leur fuite des endo-lysomomes tout en évitant leur dégradation.

La perméabilité de la membrane des lysosomes a récemment fait l’objet d’une étude approfondie [180], où l’on apprend que la facilité de diffusion passive de molécules à travers la membrane lysosomale est inversement corrélée avec leur capacité à se lier par liaison hydrogène. Par exemple, cette membrane est relativement imperméable à des molécules comme le glucose ou les acides aminés. Il est donc nécessaire de concevoir des systèmes adaptés pour faciliter le relargage de la plupart des métabolites qui ne peuvent pas diffuser naturellement à travers la membrane lysosomale.

L’un des domaines de vectorisation les plus concernés est la transfection d’ADN, car le matériel génétique est extrêmement sensible aux conditions drastiques de pH régnant dans les compartiments endo-lysosomaux. Plusieurs stratégies de formulation ont été mises au point pour surmonter ce problème, que ce soit par des systèmes vésiculaires (liposomes, lipoplexes) ou matriciels (polyplexes), dont voici quelques exemples.

Lipoplexes fusogènes. Plusieurs équipes de recherche [181-183] ont étudié le relargage d’oligonucléotides par des liposomes cationiques. Parmi elles, Zelphati et Szoka [184] ont montré que les complexes lipidiques cationiques initient la destabilisation des endosomes par un processus de « flip-flop » de lipides anioniques, c’est-à-dire d’échanges de lipides entre les deux couches lipidiques de la membrane des endosomes. Les lipides anioniques diffusent latéralement à l’intérieur des complexes cationiques constituant les liposomes et forment une paire d’ions neutre, ce qui permet le relargage des oligonucléotides directement dans le cytoplasme.

Liposomes cationiques pH-sensibles. De nombreuses équipes de recherche ont mis au point une stratégie de vectorisation par des systèmes lipidiques cationiques pH-sensibles qui se déstabilisent dans les endolysosomes [9, 185-188], comme des vésicules d’hydrochlorure de

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diméthylaminoéthane carbamoyl cholestérol (DC-Chol) [189, 190] ou de tensioactifs cationiques géminis dérivés de sucre [190-192]. Dans ces deux cas, les vecteurs fusionnent avec les parois endosomales au fur et à mesure de la diminution de pH, permettant le relargage du matériel génétique dans le cytosol [39].

Peptides fusogènes pH-sensibles. Afin de faciliter cette fusion entre le vecteur et les parois des endolysosomes, trois types de peptides fusogènes ont été identifiés [193] :

 les peptides amphiphiles anioniques, contenant des résidus glutamate qui se protonnent dans les conditions acides des endosomes (pH 5-5,5) ;

 les peptides amphiphiles cationiques, contenant des résidus basiques comme la lysine ;

 les peptides riches en histidine, qui se protonnent en conditions faiblement acides. Dans les trois cas, ces peptides ont démontré une efficacité de perméabilisation de membrane endosomale entraînant une fusion et une activité de lyse membranaire. Par exemple, Sasaki et al. [194] se sont inspirés de la stratégie de fuite endosomale développée par certains virus pour mettre au point des liposomes modifiés en surface avec des dérivés peptides fusogènes pH-sensibles. Ces objets, utilisés pour la délivrance de gènes, ont permis une fuite efficace de l’ADN hors des endosomes tout en conservant un fort taux de transfection.

Polyplexes « éponges à protons ». Les polymères cationiques, comme la polyéthylèneimine (PEI), se complexent électrostatiquement avec l’ADN pour former des polyplexes qui sont rapidement internalisés par les cellules [195-197]. Plusieurs études très récentes [198, 199] ont utilisé des vecteurs en PEI pour la transfection d’ADN. L’équipe d’Akinc et al. [195] a notamment montré que ces polyplexes évitent l’environnement acide des endolysosomes et délivrent l’ADN sans aucune dégradation par le pH. Ce phénomène, appelé « éponge à proton », est expliqué par la propriété de tampon de certains vecteurs entraînant un gonflement osmotique et une rupture des endosomes, résultant dans le relargage direct du contenu des vecteurs dans le cytoplasme [200]. Afin d’optimiser la fuite des endosomes, de petites molécules, comme la chloroquine, l’imidazole, le glycérol ou le chlorure de zinc ont été combinés avec les polymères cationiques [201-203].

PolyConjugués Dynamiques. Rozema et al. [204] ont récemment développé une stratégie pertinente de fuite endosomale en utilisant des « PolyConjugués Dynamiques ». Ils ont mis au point un système polymérique de délivrance de siARN contenant un agent endosomolytique qui s’active sélectivement en conditions acides, par clivage de liaisons maléamate pH-sensibles. Suite à cela, des groupes amines chargés positivement sont rendus accessibles et entraînent le relargage intracytoplasmique du siARN.

3.1.2.2. Voies d’internalisation indépendantes des clathrines

Si l’endocytose utilisant la voie des clathrines est largement décrite, l’existence de voies indépendantes des clathrines a été acceptée par la communauté scientifique. Avec l’évolution des techniques, ces voies ont plus récemment fait l’objet de caractérisations, notamment au niveau de leur composition moléculaire, de leur morphologie structurale, ou de leur rôle biologique [205]. On sait à présent que ces voies interviennent notamment au niveau de la réparation de la membrane plasmique, de la diffusion cellulaire, de la polarisation cellulaire ou encore de la modulation de signaux intercellulaires [206]. Ces différentes voies permettent en outre d’endocyter des particules de taille, charge,

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