Viabilité cellulaire et induction de l’apoptose par les siRNA killer

Les siRNA killer ont été choisis en raison de leur capacité à induire l’apoptose et aussi pour suivre facilement leur relargage. L’effet cytotoxique du composé 21 sur la viabilité cellulaire de la lignée C2C12 a été évalué après 24 et 72h de traitement. Cet effet a simultanément été comparé à celui obtenu avec les siRNA complexés au transfectant commercial, HiPerFect et les cellules non traitées servent de contrôle (Figure 102).

Figure 102 : Mort cellulaire au cours de la cinétique de traitement par rapport aux cellules non traitées.

Les cellules ont été observées avec une lumière blanche, sans coloration et au grossissement x100. La mort cellulaire suite au traitement des cellules avec les complexes de siRNA est observée dès 24h de traitement (> 75%). Ce ralentissement de la vitesse de prolifération cellulaire est significatif après 72h de traitement. Les résultats obtenus ont montré une efficacité des siRNA complexés aux nanocristaux de cellulose plus importante que celle obtenue avec les siRNA associés à l’HiPerFect. Et même si les nanocristaux de cellulose cationiques (composé 20) de départ induisent un léger effet vis-à-vis des lignées C2C12, cet effet reste tout de même inférieur à

celui obtenu avec les siRNA-HiPerFect. Cette activité cytotoxique du composé 20 peut s’expliquer aussi par la légère toxicité de PEI²³⁴. Ainsi, la mort cellulaire engendrée par le composé 21 pourrait être liée à une meilleure délivrance des siRNA dans les cellules ou à la synergie des effets des siRNA et du vecteur (composé 20).

Estimant que la mort cellulaire est induite par apoptose, nous nous sommes proposés de déterminer le niveau d’expression de la caspase 8 (caractéristique du mécanisme d’apoptose extrinsèque) et de la caspase 9, caractéristique du mécanisme d’apoptose intrinsèque (voir Figure 103).

Figure 103 : Expression des caspases en fonction du facteur d’enrichissement.

Les résultats obtenus montrent un pic transcriptomique important de la régulation de gène caspase 9 à 24h comparé à celui de la caspase 8 correspondant à une apoptose induite par la voie intrinsèque. Ce résultat est bien corrélé avec le niveau d’apoptose observé précédemment à 72h.

V.3. Conclusion

Au cours de ces évaluations biologiques, nous avons donc montré que les nanocristaux de cellulose étaient des vecteurs potentiellement intéressant pour le transport de drogue hydrophobes (curcumine, piperlongumine, ZnPPIX) mais également pour la transfection de gène. Ces résultats préliminaires sont ainsi encourageant pour poursuivre le développement de cette nanoplateforme.

234

Conclusion générale

&

Conclusion et perspectives

Au cours de ce travail, nous avons, pour la première fois, réalisé la fixation de principes actifs naturels hydrophobes et de siRNA sur les nanocristaux de cellulose issus de la biomasse végétale. Dans une première partie du travail, nous nous sommes attachés à extraire et à modifier chimiquement les principes actifs afin de faciliter leur complexation avec le nanovecteur. Ainsi, les curcumines sont obtenues par extraction à l’acétone et les dérivés métallés de la protoporphyrine IX sont obtenus par une série de modifications : tout d’abord par l’éthylène glycol puis par le chlorure d’adamantane carbonyle avant d’être métallés au zinc. Dans la perspective de ciblage de mitochondrie, la synthèse de cations triphénylphosphonium-adamantane a été réalisée. Les composés purs et modifiés ont été caractérisés par RMN 1H, spectrométrie de masse, FTIR et spectroscopie UV-Visible.

Les nanocristaux de cellulose (CNCx) sont quant à eux, issus des zones cristallines de la cellulose après hydrolyse acide du coton. Un couplage ionique entre ces derniers et la β-cyclodextrine préalablement modifiée par un ammonium quaternaire a permis de fixer les molécules actives (curcumine, piperlongumine et les dérivés métallés de la PpIX) grâce à une réaction de complexation entre la cavité hydrophobe de la cyclodextrine et chaque actif. Ce qui a conduit à l’élaboration d’une première plateforme thérapeutique (1). En parallèle, la fixation des siRNA killer sur les nanocristaux de cellulose a conduit à l’élaboration de la seconde plateforme 2

du projet. Pour ce faire, nous avons tout d’abord oxydé les CNCx afin d’introduire des fonctions aldéhydes à la surface des nanocristaux. Ensuite, grâce à une réaction d’amination réductrice, la polyéthylèneimine est couplée aux nanocristaux de manière covalente. Les nanocristaux cationiques résultants ont permis de complexer les siRNA killer chargés négativement grâce aux interactions électrostatiques conduisant ainsi à des complexes stables en solution aqueuse.

Les méthodes de purification utilisées (chromatographie, centrifugation, dialyse et précipitation) ont permis d’obtenir des produits purs avec d’excellents rendements. Tous les nanovecteurs ont été caractérisés grâce à l’étude de leur taille (DLS, Microscopie électronique à transmission), de leur charge (potentiel zêta) et des fonctions organiques présentes en surface (FITR).

L’évaluation biologique in vitro de ces composés seuls et complexés à la plateforme 1 a ensuite été réalisée par l’étude de la cytotoxicité sur les lignées cancéreuses de la prostate (PC-3 et DU 145) et du colon (HT-29) pour les composés complexant la curcumine et la piperlongumine. L’étude de la phototoxicité des dérivés de protoporphyrines IX de zinc fixées sur la plateforme 1 a été réalisée uniquement sur la lignée HT-29. Les résultats obtenus dans les deux cas de traitement montrent une amélioration très nette de l’effet cytotoxique lorsque les principes actifs sont liés

aux nanocristaux de cellulose. Ce qui peut être dû non seulement à la forte solubilisation des drogues dans l’eau mais aussi à une meilleure pénétration dans les cellules comme le montre les images de microscopie confocale.

Dans un cadre de thérapie génique, la plateforme 2 a été utilisée pour la première fois afin de montrer son potentiel à transfecter des gènes, des siRNA à l’intérieur des cellules cancéreuses C2C12 grâce aux charges positives de la polyéthylèneimine. Même si le nanovecteur engendre une légère toxicité, il en résulte tout d’abord que les siRNA killer induisent bien l’apoptose intrinsèque des lignées du myoblaste murin de souris mais il est nécessaire d’affirmer que les nanovecteurs cationiques jouent un rôle protecteur et ont montré une bonne efficacité de relargage des siRNA killer dans les cellules.

Par la suite et afin de compléter l’étude, nous envisageons de réaliser des cinétiques sur des temps plus courts. Nous souhaitons également valider le concept sur d’autres modèles cellulaires. Des tests in vivo sur des souris portant des tumeurs xénogreffées seront réalisés pour valider le concept de ciblage des tumeurs par l’effet EPR. Parallèlement, des études de ciblage de la mitochondrie seront réalisées avec les plateformes comprenant à la fois le principe actif et l’agent de ciblage à base de triphénylphosphonium.