Nanoparticules tolérogènes pour l'administration d'un auto-antigène des cellules bêta dans le diabète auto-immun
Torelogenic nanoparticles for beta cell antigen delivery in type-1 diabetes
par Chloé DUBREIL sous la direction de Peter VAN ENDERT et de Laurence MOTTE
Thèse de doctorat en Immunologie
ED 562 Bio Sorbonne Paris Cité

Soutenue le Thursday 29 November 2018 à Sorbonne Paris Cité

Sujets
  • Aspect immunologique
  • Diabètes
  • Nanoparticules d'oxyde de fer
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Mots clés
Diabète de type 1, Nanoparticules d'oxydes de fer, Biodistribution, Thérapie, Lymphocytes B régulateurs
Resumé
Les maladies auto-immunes chroniques sont la conséquence de la reconnaissance par le système immunitaire d'auto-antigènes comme élément étranger, entraînant une destruction des tissus et organes cibles. Le diabète de type 1 (DT1), la maladie auto-immunes chronique la plus courante, est caractérisé par un insuffisance en insuline due à la destruction sélective des cellules bêta productrices d'insuline. Lors de l'apparition des signes cliniques, plus de 70% de la masse des cellules bêta peut être détruite. Par conséquent, le diagnostic précoce est un objectif majeur afin de limiter l'agression auto-immune, et de créer une fenêtre thérapeutique pour améliorer la survie ou la régénération des cellules bêta. Les approches spécifiques d'antigène (Ag) sont attrayantes du fait de la spécificité de leur mécanisme limité à l'organe cible. Cependant, bien que la prévention du développement du diabète via l'utilisation d'autoantigènes chez la souris non obèse diabétique (NOD) ait été étudiée, les essais cliniques chez l'homme ont produit des résultats décevants. Par conséquent, des approches combinant deux stratégies thérapeutiques pourraient être envisagées. Une stratégie potentielle consiste à co-administrer des auto-antigènes à un traitement antiinflammatoire afin que les deux traitements soient présentés au même moment dans l'environnement des cellules immunitaires auto-réactives. La première partie de ce travail consiste à caractériser physico-chimiquement le vecteur transportant les deux traitements afin d'optimiser la charge médicamenteuse tout en maintenant la biocompatibilité et la stabilité du véhicule de délivrance. Ainsi, des nanoparticules (NPs) d'oxydes de fer superparamagnétiques (USPIO) ont été fonctionnalisées en surface avec des polymères de phosphonate polyéthylène glycol (USPIO-PEG). Les fonctions acide carboxylique ont été utilisées pour lier par covalence un autoantigène DT1. Une molécule antiinflammatoire est piégée par interactions hydrophobes dans les chaines de polymères. Après avoir mis en évidence l'internalisation cellulaire et la non toxicité sur des cellules dendritiques dérivées de la moelle osseuse murine (BMDCs), nous avons entrepris des études de biodistribution et de pharmacocinétique en utilisant le modèle NOD qui partage de nombreuses caractéristiques avec la pathologie humaine. Différentes techniques ont été utilisées à savoir l'IRM, l'histologie et de la magnétométrie sur organe isolé. Les NPs s'accumulent préférentiellement dans le pancréas des souris NOD via un effet de perméabilité et de rétention accrue (EPR effect). Cette bioaccumulation pourrait être exploitée pour la délivrance ciblée du traitement. La deuxième partie du travail consiste à évaluer l'effet thérapeutique de telles nanoparticules tolérogènes sur des souris diabétiques NOD. Des souris diabétiques ont été injectées par voie intraveineuse. Les souris contrôles traitées avec des nanoparticules « nues » ont atteint un niveau de glucose sanguin de 600 mg/dL, considéré comme point limite de l'expérience, en 4-6 jours. Les nanoparticules portant soit la molécule tolérogène soit l'autoantigène ont retardé la progression du diabète jusqu'à 40 jours. Les NP complètes quant à elles, ont montré des effets synergiques. En effet, 50% des souris traitées étaient encore en vie 65 jours après l'apparition de la maladie, et deux souris montrèrent une normoglycémie stable plus de 300 jours après l'apparition de la pathologie. Les nanoparticules tolérogènes induisent une splénomégalie principalement due à la prolifération des lymphocytes B. Les cellules B stimulées par des nanoparticules sécrètent des cytokines anti-inflammatoires, à savoir IL-10 et TGF-bêta. Des cellules B similaires sont également produites in vitro lors de l'incubation avec des nanoparticules. Notre stratégie au potentiel thérapeutique prometteur pourrait être appliquée, en utilisant des antigènes appropriés, à un plus large éventail de maladies auto-immunes.