Biocompatibilité des complexes protéines–nanoparticules : perspectives sur la réponse cellulaire aux nanoparticules d'oxyde de fer fonctionnalisées, revêtues d'un corona

Cette thèse rapporte l'étude de la biocompatibilité des nanoparticules (NPs) d‟oxyde de fer (Fe3O4) superparamagnetiques candidates à une livraison ciblée des molécules thérapeutiques. Nous nous sommes tout spécialement attachés à étudier l'impact de la composition de surface de ces NPs et l'adsorption des protéines à la surface de ces dernières sur les réponses cellulaires. Pour ce faire, nous avons tout d'abord examiné le potentiel toxique la magnétite avec divers fonctionnalisations : celle qui est préparée avec (1) une monocouche d'acide oléique (Fe3O4@OA), qui est ensuite converti en (2) une enveloppe de silane contenant une amine (Fe3O4@NH2), (3) un revêtement de silice (Fe3O4@SiO2), et (4) une enveloppe de silane contenant une amine sur un revêtement de silice (Fe3O4@SiO2@NH2). La présence de ces groupements à la surface des NPs a été confirmée par l'analyse XPS et la microscopie électronique à transmission (TEM). Nous avons pu prouver que le potentiel toxique des NPs est dose-dépendant et ainsi déterminer les doses biocompatibles pour chaque fonctionnalisation de surface. L'observation au microscope de la morphologie des cellules exposées aux NPs, leur activité mitochondriale et proinflammatoire ont montré que, en plus des caractéristiques de surface, le milieu de culture cellulaire influence également la cytotoxicité des NPs. Ces résultats montrent clairement que pour pouvoir utiliser nos NPs comme nanovecteur pharmaceutique de façon sécuritaire, nous devons contrôler la fonctionnalisation de surface et l'interaction dynamique entre la NP et le milieu physiologique dans lequel elle est suspendue. Pour comprendre l'interaction entre la NP et le milieu de culture, dans une première étape, nous avons utilisé trois milieux de culture différents à savoir : DMEM, F-12K et DMEM/F12 (voir annexe A) et la magnétite sans revêtement (Fe3O4). Ces milieux ont été enrichis soit avec le sérum bovin (voir annexe B) soit avec un sérum synthétique (SFMS). Nous avons prouvé la présence d'une couronne protéique (corona) sur les NPs suspendues dans les milieux de culture enrichis de sérum bovin. Nous avons également démontré que la formation du corona sur les nanoparticules d'oxyde de fer superparamagnétiques (SPIONs) dépend de la composition du milieu de culture et que le potentiel cytotoxique des NPs est influencé par l'interaction NP-protéines.