Développement de l'optoporation médiée par nanoparticules d'or fonctionnalisées pour traiter la néovascularisation rétinienne par thérapie génique

La dégénérescence maculaire liée à l’âge (DMLA) est une maladie rétinienne entraînant progressivement la cécité avec une prévalence estimée de 288 millions de personnes pour 2040. Il est donc nécessaire de développer de nouvelles stratégies de traitements pour stopper la progression de la maladie chez les patients. Depuis une vingtaine d’années, les médicaments anti-VEGF (facteur de croissance de l’endothélium vasculaire, de l’anglais vascular endothelium growth factor) ont drastiquement changé la prise en charge des patients atteints de DMLA dite humide. Cependant, 15 à 20% des personnes recevant ces injections ne sont pas ou peu réceptives à celles-ci. De plus, la prise en charge de ce traitement est lourde avec idéalement des injections intravitréennes mensuelles. Il est donc primordial de chercher de nouvelles solutions pour dans un premier temps répondre au besoin des personnes ne répondant pas aux anti-VEGF et dans un deuxième temps pour réduire la pénibilité du suivi. C’est dans ce contexte que la thérapie génique et la transplantation de cellules souches sont à l’étude pour la DMLA. La transplantation est une technique complexe qui représente encore un défi important. Concernant la thérapie génique, afin de limiter les effets indésirables des vecteurs viraux, il est essentiel de trouver d’autres approches de transfection. Dans le cadre de cette thèse, l’intérêt s’est porté sur le développement de l’optoporation médiée par nanoparticules d’or (AuNPs). Le principe se base sur l’interaction entre les AuNPs et l’irradiation laser à impulsion ultra courte pour perforer la membrane cellulaire et délivrer la molécule d’intérêt, ici le petit ARN interférent ciblant VEGF. Un des avantages de cette technique est la haute spécificité qu’elle apporte en ne traitant que la zone irradiée et avec des NPs. Ainsi cette thèse vise à développer un protocole robuste de bioconjugaison des AuNPs afin de garantir la spécificité de l’optoporation contrairement aux autres techniques de transfection, à étudier la diffusion des NPs en milieu visqueux afin de prévoir l’impact de ce milieu pour atteindre la rétine après injection, et à établir la preuve de concept in vitro de l’optoporation pour réguler la production de VEGF. De plus, des résultats préliminaires seront abordés concernant l’utilisation de nanoparticules lipidiques (LNPs) photoréactives comme alternative à l’optoporation.

Abstract

Age-related macular degenerescence (AMD) is a retinal disease leading to blindness. Its prevalence is estimated to reach 244 million people by 2040. Therefore, it is of interest to develop new strategies to stop the disease progression. Since the 2000s’, anti-VEGF (vascular endothelium growth factor) drugs have drastically changed the standard of care for patients with wet AMD. However, 15 to 20% of them have been reported as non-responders or poor responders to the treatment. In addition to that, the treatment is burdensome with monthly intravitreal injections needed. Thus, it is essential to find new solutions, at first to meet the needs of non-responders to anti-VEGF and then, to reduce the weight of the treatment. In this context, gene therapy and stem cell transplantation are highly considered. Transplantation is complex and still represents an important challenge. Regarding gene therapy, in order to limit the adverse effects of viral-based vectors, other transfection techniques need to be investigated. In this thesis, the interest focused on developing optoporation mediated by gold nanoparticles. The principle is based on the interaction between the gold nanoparticles and the irradiation with an ultra-short pulsed laser to perforate the cell membrane and deliver the molecule of interest, here the small interfering RNA targeting VEGF. One of the advantages of this method is the high specificity it brings by treating only the irradiated cells bound to nanoparticles. Thus, this thesis aims to develop different points upstream in order to translate in vivo the knowledge toward optoporation. The objectives are to develop a robust protocol for gold nanoparticle bioconjugation so we can guarantee the higher specificity of optoporation unlike other transfection techniques, to study the nanoparticle diffusion in viscous media so we can predict its impact for the intravitreal injection, and to establish the in vitro proof of concept that optoporation is able to downregulate VEGF expression. In addition, a few preliminary results will be discussed concerning the use of photoreactive lipid nanoparticles (LNPs) as an alternative to optoporation.