Intérêt thérapeutique de nanoparticules d'oxyde de cérium innovantes pour l'ischémie cérébrale

Les accidents vasculaires cérébraux (AVC) constituent la 2ème cause de mortalité dans le monde et la 1ère chez les femmes en France. Pour les AVC ischémiques (AVCi), seules des stratégies de recanalisation pharmacologique ou mécanique ont été approuvées mais aucune stratégie protectrice n'est aujourd'hui disponible. Bien que le rôle délétère du stress oxydant ait été clairement établi dans les lésions neuronales et vasculaires à la suite d'une ischémie cérébrale (IC) dans les études précliniques, aucune stratégie anti-oxydante n'a démontré d'efficacité clinique à ce jour. Or, les nanoparticules d'oxyde de cérium (NPC) possèdent de multiples capacités antioxydantes (enzymatique et non enzymatique). Afin d'améliorer la biocompatibilité des NPC, la société Specific Polymers® a développé des copolymères de polyéthylène glycol (PEG)/ polyméthacrylate de méthyle/ phosphonate pour recouvrir leur surface. De plus, ces polymères peuvent être fonctionnalisés avec un peptide ciblant l'endothélium ce qui permettrait d'y concentrer l'effet antioxydant des NPC, afin de réduire la survenue d'hémorragies cérébrales, complications graves chez les patients victimes d'AVCi. L'objectif de cette thèse est d'évaluer l'impact du recouvrement des NPC sur leur potentiel thérapeutique dans l'IC. Les études ont été menées in vitro pour établir la toxicité, l'effet antioxydant et l'internalisation cellulaire des NPC et in vivo, pour examiner leur biodistribution et leur toxicité, ainsi que leur potentiel thérapeutique dans un modèle d'IC. Les études in vitro ont été effectuées sur des cellules endothéliales cérébrales murines de la lignée b.End3. Nous avons démontré que les NPC n'induisaient ni mortalité, ni perturbation de l'activité métabolique jusqu'à 100µg/ml. A 1000µg/mL, les NPC nues augmentent la mortalité, contrairement aux NPC PEGylées. Nous avons modélisé l'excitotoxicité survenant lors d'une IC et qui contribue au stress oxydant, grâce à un traitement des cellules par le glutamate. L'augmentation de la production d'espèces réactives de l'oxygène par les cellules b.End3 et l'oxydation des acides nucléiques dans ces conditions ont été réduites par les NPC, démontrant que leur recouvrement n'interfère pas avec leurs propriétés anti-oxydantes. La fonctionnalisation des NPC a permis le greffage d'un fluorophore pour suivre leur internalisation par cytométrie en flux et microscopie confocale. Nous avons ainsi mis en évidence que les NPC étaient rapidement internalisées dans les cellules b.End3. Des études de microscopie électronique ont ensuite montré que les NPC sont principalement localisées dans des endosomes périnucléaires. Enfin, nous avons réalisé le greffage sur les NPC d'un peptide ciblant une protéine d'adhésion vasculaire surexprimée lors de l'IC. La suite de ces études consistera à vérifier l'interaction spécifique de ces NPC avec la molécule d'adhésion. Les études in vivo ont permis d'établir la biodistribution des NPC chez des souris Swiss : des NPC sont retrouvées durant les premières heures suivant leur injection, avant leur élimination par voie rénale. L'histopathologie n'a révélé aucune toxicité des NPC sur le foie, les reins, la rate, les poumons et le cerveau de ces souris et aucune modification de leur numération sanguine n'a été observée. Les NPC ont ensuite été administrées dans un modèle murin d'IC, mais n'ont pas réduit le volume de la lésion dans nos conditions. En conclusion, le recouvrement des NPC par des polymères innovants a réduit leur toxicité sans altérer leurs capacités antioxydantes et leur internalisation dans des cellules endothéliales cérébrales. L'absence d'accumulation à long terme et de toxicité in vivo sont encourageantes quant à leur biocompatibilité. Bien que les NPC n'aient pas montré d'effet protecteur in vivo, celles ciblant l'endothélium pourraient réduire les lésions vasculaires et le risque hémorragique consécutif à une IC.