Sphéroplexes : des nanoparticules lipidiques hybrides pour la délivrance in vitro et in vivo de siRNA
Des nanoparticules lipidiques hybrides pour l’administration orale de siRNA ont été décrites par les chercheuses et chercheurs de l’UTCBS dans Journal of Controlled Release. Virginie Escriou, DR CNRS, et son équipe ont conçu ces nouveaux agents de transfection appelés sphéroplexes.
Les petits ARN interférents (siRNA, small interfering RNA), sont une classe de petits fragments d’ARN double brin, impliqués dans la voie de l’ARN interférence. Ils sont capables d’éteindre spécifiquement l’expression d’un gène en induisant le clivage de l’ARNm correspondant à ce gène.
Cependant, un système de vectorisation est nécessaire pour permettre à la macromolécule de siRNA, hydrophile et fortement chargée négativement, d’atteindre son site d’action intracellulaire (cytoplasme) et d’éviter une dégradation par les nucléases présentes dans les milieux biologiques. Précédemment, nous avons conçu des vecteurs originaux, de type lipoplexes (10.1016/j.jcis.2019.01.043), cliniquement acceptables, peu toxiques, bien caractérisés, et très efficaces sur plusieurs modèles de maladie chez l’animal (10.7150/thno.29313 ; 10.1016/j.jconrel.2015.04.042 ; 10.1016/j.actbio.2014.10.042).
Dans ce travail, nous avons conçu un nouveau type de particules, que nous avons appelées sphéroplexes en raison de leur morphologie. Elles sont obtenues à partir de lipoplexes de siRNA, sur lesquels un polymère hydrophobe, le poly(acide lactique-co-glycolique ou PLG, est ajouté selon un procédé de nanoprécipitation (Figure A).
Figure A – Représentation schématique de la préparation des sphéroplexes par nanoprécipitation
La caractérisation des sphéroplexes à l’aide de plusieurs techniques physico-chimiques (MET, MEB, MFA, cryo-ME, SAXS en rayonnement Synchrotron, Figure B) nous a permis d’élucider la structure de ces particules mixtes, à la fois lipidiques et polymériques. Elles sont formées d’une matrice polymérique hydrophobe, entourée d’une couronne lipidique en phase lamellaire, dans laquelle le siRNA est complexé, et elles conservent des caractéristiques de surface (potentiel z, analyse en XPS) identiques aux particules (lipoplexes) de départ.
Figure B – Images de sphéroplexes en microscopie électronique à transmission (MET), à balayage (MEB), en cryo-microscopie électronique (cryo-ME) et en microscopie à force atomique (MFA). Analyse de la structure supramoléculaire des différentes particules par diffusion des rayons X aux petits angles (SAXS).
Nous avons montré que les sphéroplexes sont des particules très stables et plus efficaces que les lipoplexes pour le transfert de siRNA à des cellules en culture. De plus, administrés par gavage à des souris atteintes de colite ulcérative induite par le sulfate de dextran, des sphéroplexes contenant des siRNA ciblant le TNF-α induisent un effet de régression de la maladie, ainsi qu’une diminution significative de l’expression de TNF-α dans le colon.
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