Nanoparticules lipidiques à visée thérapeutique dans un milieu biomimétique : transformation et interactions

Le devenir des nanomédicaments en milieu biologique est à ce jour encore mal compris, notamment en ce qui concerne leur stabilité, leur évolution structurale et leurs interactions avec les différents composants biologiques. Ces connaissances limitées constituent un frein à leur utilisation en clinique.
Cette thèse propose d’étudier le comportement de nanoparticules (NPs) thérapeutiques formées par auto-assemblage de bioconjugués squalène-Leu-enképhaline (SQ-LENK) dans des milieux mimant le sang. Développées comme une alternative aux opioïdes conventionnels pour le traitement des douleurs modérées à sévères, ces NPs présentent, après administration intraveineuse chez des modèles murins, une activité analgésique supérieure à celle de la Leu-enképhaline (LENK) libre.
Les changements morphologiques et structuraux de ces NPs en milieux biomimétiques ont été caractérisés, de même que leurs interactions avec plusieurs protéines sanguines modèles dont l’albumine de sérum bovin (BSA), représentative des protéines plasmatiques. Cette caractérisation repose sur une approche combinant plusieurs techniques complémentaires : la diffusion des rayons X et des neutrons aux petits angles (SAXS et SANS), ainsi que la cryomicroscopie électronique à transmission (cryo-TEM).
Dans un premier temps, l’étude de la formulation des suspensions de NPs de SQ-LENK par nanoprécipitation a permis d’explorer l’influence de divers paramètres sur les caractéristiques des systèmes obtenus et d’identifier plusieurs points de vigilance, soulignant notamment l’importance d’une caractérisation physico-chimique du système. Dans un deuxième temps, il a été montré que l’auto-assemblage des bioconjugués, initialement organisés en une phase de type éponge dispersée, évolue sous l’effet du pH et de la force ionique, avec une transition vers des micelles vermiformes. Ces observations soulèvent la question de l’organisation supramoléculaire adoptée par l’auto-assemblage de SQ-LENK après injection et ouvrent des perspectives pour la conception de formulations plus élaborées, susceptibles d’optimiser la vectorisation du principe actif.
Enfin, l’incubation des systèmes auto-assemblés de SQ-LENK (micelles ou NPs) avec des protéines a révélé la formation d’agrégats micelles-protéines. Leur caractérisation est compatible avec des structures résultant de l’association des protéines à la surface des micelles de SQ-LENK.
Dans l’ensemble, cette étude met en évidence la complexité des phénomènes régissant les interactions entre les systèmes auto-assemblés et les protéines en milieu sanguin. Cette complexité s’explique notamment par la coexistence de nombreuses espèces en équilibre dynamique au sein de la dispersion. Dans le système étudié, celles-ci comprennent les NPs, les micelles, les bioconjugués sous forme monomérique, les protéines ainsi que les agrégats micelles-protéines.
En conclusion, ces travaux soulignent l’importance d’une caractérisation physico-chimique approfondie des NPs thérapeutiques auto-assemblées, permettant d’apporter des informations essentielles à la compréhension de leur mécanisme d’action.