Biofunctionalization of Gold Nanoparticles with Antibodies to Design an Enhanced Immunological Diagnostic Tool for Cancer

Le cancer du sein est à la fois la forme de cancer la plus diagnostiquée et la deuxième cause de mortalité chez les femmes canadiennes. L'immunohistochimie (IHC) est une technique étalon pour la caractérisation en profondeur des tissus et le diagnostic précis de la tumeur du cancer du sein. Cette technique repose sur l'étude immunologique des tissus, par le biais d'anticorps chromogènes générant un signal colorimétrique. Toutefois, cette technique a plusieurs inconvénients, notamment la perte ou la modification d'antigènes ciblés pendant la préparation du tissu ou encore le risque de photoblanchiment. De plus, l'analyse des résultats peut varier grandement selon le pathologiste responsable de l'examen du tissu. Ces éléments peuvent avoir un impact négatif sur la sensibilité et la spécificité du diagnostic, et ainsi augmenter la probabilité de faux positifs et faux négatifs. Ainsi, augmenter la précision des tests de diagnostic du cancer du sein demeure un enjeu important pour une meilleure prise en charge des patients diagnostiqués. Ce mémoire présente l'utilisation de nanoparticules d'or (AuNPs) immunoplasmoniques comme une alternative à l'IHC pour le diagnostic du cancer du sein. Des anticorps ciblant des biomarqueurs du cancer du sein sont chimiquement conjugués aux AuNPs par l'intermédiaire de polyéthylène glycol (PEG) portant en bout de chaîne des groupes fonctionnels réactifs. Dans ce mémoire, d'importantes contributions portant sur le développement d'AuNPs fonctionnalisées sont, dans un premier temps, passées en revue, afin de mettre en lumière les enjeux chimiques et physiques qui entourent la conception de formulations stables, robustes, fiables, reproductibles et sensibles capables de cibler et de se lier à des cellules cancéreuses de façon spécifique. Les travaux expérimentaux présentés dans la suite du mémoire ont pour objectif principal la comparaison de trois différentes stratégies de fonctionnalisation covalente des AuNPs avec des anticorps. Ces stratégies portent sur l'orientation des anticorps greffés par rapport à la surface des AuNPs. Pour chacune, les avantages et inconvénients relatifs à la préparation, l'optimisation, et le comportement des AuNPs lorsque mises en présence de cellules cancéreuses sont évalués. Les propriétés chimiques et physiques, ainsi que les rendements et l'activité biologique sont caractérisés. Enfin, sur la base des résultats expérimentaux rapportés, une comparaison critique des trois stratégies de fonctionnalisation est proposée. Les bénéfices de la conjugaison covalente des anticorps sur les AuNPs, par rapport à leur simple adsorption physique, sont également discutés. Les travaux présentés dans ce mémoire permettent de mettre en évidence des différences à la fois au niveau des propriétés chimiques, optiques, des rendements et de l'activité lors de la comparaison de deux stratégies de conjugaison covalentes. Des conditions pour un meilleur contrôle de la stabilité, fiabilité et reproductibilité des formulations ont été identifiées. De plus, des différences sont observées dans la capacité des AuNPs à se lier à deux lignées cellulaires cancéreuses, MDA-MB-231 et MDA-MB-453. Ce mémoire constitue une contribution importante pour le domaine de recherche portant sur la biofonctionnalisation d'AuNPs à des fins diagnostiques, en apportant une caractérisation approfondie de chaque étape de différents protocoles de fonctionnalisation. Des travaux futurs, portant notamment sur la caractérisation de l'activité biologique des anticorps greffés aux AuNPs ainsi que sur l'applications des AuNPs immunoplasmoniques à des systèmes biologiques plus complexes, restent nécessaires. Néanmoins, les travaux présentés dans ce mémoire ont produit des résultats prometteurs permettant d'ouvrir la voie vers la conception d'AuNPs immunoplasmoniques à des fins diagnostiques, avec pour objectif à long terme le développement de techniques diagnostiques alternatives à l'IHC pour le diagnostic du cancer du sein.