CHAPITRE 1 REVUE DE LITTÉRATURE
1.4 Systèmes de livraison des siARN
Le défi associé à l’utilisation des siARN est de pouvoir les livrer en quantité suffisante dans le cytosol des cellules cibles. Les molécules de siARN livrées par voie systémique sont les plus
exposées à la dégradation par les nucléases physiologiques, l’élimination hépatique et l’élimination rénale (Watts et al., 2008). De plus, les siARN doivent diffuser à travers la matrice extracellulaire composée de protéine et de carbohydrates qui entoure la cellule cible et s’échapper de l’endosome qui peut les empêcher d’être livrés jusqu’au cytosole (Shim & Kwon, 2010). D’où la nécessité de développer des systèmes de livraisons, en plus de les protéger contre les nucléases, leur permettent de franchir les barrières et les obstacles extracellulaires et intracellulaires (Figure 1-3).
Figure 1-3 : Les différents défis que peuvent rencontrer les siARN administrés par voie systémique (Shim & Kwon, 2010)
1.4.1
Systèmes d’origine virale pour la livraison des siARN
Les vecteurs viraux recombinants contenant les siARN peuvent s’intégrer dans les cellules hôtes et libérer leur génome à l’intérieure (Rutz & Scheffold, 2004). Ils ont démontré leur efficacité de livrer les siARN jusqu’aux cellules cibles. Ils ont silençé significativement le gène-1 transformant la tumeur de l’hypophyse (pituitary tumor transforming gene-1) in vitro et in vivo (Jung et al., 2006). Le lentivirus a permis un silençage de 80% de la protéine GFP in vitro. De plus, les virus sont un bon système de livraison qui permet un silençage à long terme. En effet, l’utilisation du promoteur U6 a permis un silençage d’au moins 9 mois de la protéine GFP chez la souris (Mäkinen et al., 2006). Les vecteurs viraux sont très efficaces à livrer les siARN à l’interieur de la cellule. Néanmoins, ils sont difficilement produits à grande échelle et peuvent être immunogènes (Glover et al., 2005; Shim & Kwon, 2010).
1.4.2
Conjugaison des siARN avec des stéroïdes ou des lipides
Le temps de circulation des siARN dans le sang est diminué suite à leur conjugaison avec des stéroïdes ou des lipides qui les rendent plus hydrophobes. Cette hydrophobicité permet une conjugaison avec les protéines du plasma et une meilleure liaison avec les membranes des cellules. Les siARN conjugués avec MMP (membrane penetrating peptide) peuvent facilement pénétrer dans la cellule. Cependant, ils se précipitent facilement et ils causent des effets non spécifiques (Watts et al., 2008). Soustschek et al., ont utilisé des siApoB (siARN ciblant le gène d’ApoB) qui ont été conjugués au cholestérol afin d’être livrés aux cellules du foie. Cette étude chez les souris a permis de créer une stratégie de livraison intraveineuse sélective qui vise seulement les hépatocytes. Les cholestérols-siARN s’incorporent avec les lipoprotéines et rentrent dans la cellule grâce aux processus médiés par des récepteurs (Shim & Kwon, 2010; Soutschek et al., 2004). De même, les siARN conjugués à un aptamer ont été livrés efficacement aux cellules cancéreuses de prostate qui surexpriment l’antigène membranaire spécifique au cancer de la prostate (Lupold, Hicke, Lin, & Coffey, 2002).
1.4.3
Liposomes et lipoplexes comme systèmes de livraison des siARN
Les liposomes se forment suite à l’accumulation de lipides. Ils ont des structures vésiculaires et des morphologies diverses. Ils sont utilisés pour protéger de nombreux types de biomolécules thérapeutiques puisqu’ils ne sont pas immunogènes et sont à faible coût. Il existe des liposomes cationiques, des liposomes neutres et des liposomes anioniques. Généralement, les liposomes quisont utilisés pour livrer les acides nucléiques sont les liposomes cationiques. Ils forment des polyplexes avec les ADN ou les ARN grâce aux forces de Van der Waals et les forces électrostatiques (Balazs & Godbey, 2010; Margineanu, 1987). Les SNALP (stable nucleic acid– lipid particles) sont des liposomes constitués de bicouche d’un mélange de lipides cationiques et de lipides fusogéniques revêtus de polyéthylène glycol (Rossi, 2005). Zimmermann et al., ont montré que les SNALP constituent un excellent outil pour la livraison systémique des siApoB et aussi le silençage du gène ApoB. L’efficacité de ce système de livraison a été étudiée chez les primates. En effet, les SNALP ont permis d’améliorer l’internalisation des siApoB aux cellules. L’utilisation des SNALP comme système de livraison des siARN ciblants l’ARNm ApoB a induit un silençage qui a duré 11 jours chez les singes avec une diminution importante du taux de cholestérol dans le sérum (Zimmermann et al., 2006). Les liposomes cationiques (Miyawaki- Shimizu et al., 2006) et les liposomes neutres (Landen et al., 2005) sont des systèmes de livraisons de siARN efficaces. Néanmoins, l’administration intraveineuse des liposomes cationiques/siARN contenant du DOTAP peut, selon Ma et al., activer le STAT1 et induire la réponse de type I et II de l’interféron (Ma et al., 2005). De plus, l’utilisation des liposomes in vitro peut affecter le métabolisme des cellules (Barreau, Dutertre, Paillard, & Osborne, 2006).
1.4.4
Systèmes polymériques pour la livraison des siARN
Les polymères utilisés pour la livraison des siARN sont polycationiques. Ils forment des complexes avec les acides nucléiques grâce à leurs charges opposées (Zhang et al., 2004). Plusieurs polymères ont livré efficacement les siARN jusqu’au cytoplasme des cellules cibles tels que le chitosane, le polyéthylènimine (PEI) et la protamine (Choi et al., 2010; Howard et al., 2008; Urban-Klein, Werth, Abuharbeid, Czubayko, & Aigner, 2004). Les polymères synthétiques tels que le PEI et poly(l-lysine) (PLL) sont généralement toxiques lorsqu’ils sont administrés par voie systémique et à forte dose, car ils peuvent induire la nécrose et l’apoptose des cellules (Moghimi et al., 2005; Symonds et al., 2005). Leur conjugaison avec des polymères biocompatibles comme le polyéthylène glycol (PEG) peut diminuer cette toxicité. D’autre part, l’utilisation des polymères naturels et biocompatibles comme le chitosane est plus sécuritaire (Shim & Kwon, 2010).