Currently, most non-viral nucleic acid vectors are in the form of colloidal suspensions administered primarily parenterally. This type of formulation and the mode of administration impose strong constraints such as the size of the administered vectors or the production of sterile preparations. The tablet form provides access to easy oral administration, well accepted by patients, it is also an advance for the stability of the nucleic acids vectors, since it is a dry form. Using an optimized lipid-based small interfering RNA delivery system, we studied the tabletability of a liquid suspension of these vector. We optimized the conditions of freeze-drying by choosing excipients and process, allowing for the conservation of both the gene silencing efficacy of the formulated siRNAs and the supramolecular structure of the lipid particulate system. Gene silencing efficacy was assayed on luciferase-expressing cells and the structure of the siRNA vector in freeze-dried and tablet forms was examined using SAXS Synchrotron radiation. The freeze-dried powders were then mixed with excipients necessary for the good progress of the compression by allowing for a regular supply of the matrix and the reduction of friction. The compression was carried out using a rotary press simulator that allow for complete monitoring of the compression conditions. After compression, formulated siRNAs retained more than 60% of their gene silencing efficacy. Within the tablets, a specific SAXS signal was detectable and the lamellar and cubic phases of the initial liquid suspension were restored after re-suspension of siRNA vectors by disintegration of the tablets. These results show that the bilayer lipid structures of the particles were preserved despite the mechanical constraints imposed by the compression. If such a result could be expected after the freeze-drying step, it was never shown, to our knowledge, that siRNA delivery systems could retain their efficacy and structure after mechanical stress such as compression. This opens promising perspectives to oral administration of siRNA as an alternative to parenteral administration.

The incorporation of siRNA into nanocarriers is mandatory to facilitate its intracellular delivery, as siRNA itself cannot enter cells. However, the incorporation of these nanocarriers into oral, solid dosage forms and their fate in the gastrointestinal environment is yet to be explored. In the present work, the fate of, (i) naked siRNA, (ii) freshly prepared siRNA lipoplexes, and (iii) tableted siRNA lipoplexes, in simulated gastric and intestinal fluids was studied. The siRNA, either released from or protected within the lipoplexes, was quantified by gel electrophoresis and siRNA efficacy was assessed in cell transfection. The freshly prepared lipoplexes kept their siRNA load and transfection efficiency totally preserved during 1 h of incubation in simulated gastric fluid at 37 °C. However, in simulated intestinal fluid, despite no release of siRNA from lipoplexes after 6 h of incubation, gene silencing efficacy was dramatically decreased even after 1 h of exposure. The lipoplexes obtained from tablets efficiently protected siRNA in simulated gastric fluid, thus preserving the gene silencing efficacy, whereas their incubation in simulated intestinal fluid resulted in a marked siRNA release and decreased gene silencing efficacy. These results provided a detailed explanation for understanding the fate of siRNA in gastrointestinal conditions, when simply loaded in lipoplexes or formulated in the form of tablets.

Développement de nouvelles stratégies pour la formulation et la fonctionnalisation de nano-transporteurs lipidiques, destinés à des applications biomédicales: Les nano-transporteurs lipidiques sont considérés comme des systèmes d’administration classiques pour les médicaments lipophiles en raison de leur biocompatibilité, de leur capacité de charge médicamenteuse élevée, de leur bonne biodistribution et de leur profil pharmacocinétique. Les nano-émulsions (NE) constituent des nano-transporteurs (NT) à potentiel élevé pour des centaines d'applications en raison de leur capacité de réservoir, avec les principaux inconvénients étant les limites de leur modification de surface et de leur stabilité. Cette thèse porte sur le développement de stratégies visant à surmonter ces limitations, ainsi que sur les applications des NT lipidiques pour l'imagerie et l'administration ciblée de médicaments. L’étude commence par la synthèse d’un polymère amphiphile spécialement conçu pour présenter une propriété tensioactive accordable importante. Les NE décorés d'azides ont d'abord été développés, traités avec un colorant modèle (JS050) et optimisés pour obtenir un greffage maximal, puis remplacés par un ligand contenant de la biotine. Les NE décorés de ligands ont été traités avec de la streptavidine et analysés pour déterminer la réaction biotine-streptavidine par électrophorèse sur gel. Dans la deuxième stratégie, des NE décorés au maléimide ont été préparés et chargés avec une sonde fluorescente afin de permettre la détection de cellules endothéliales sénescentes (CE) couvrant des sites athéro-sensibles à risque, à des fins de diagnostic et de surveillance, et / ou un agent thérapeutique pour la régénération de la fonction endothéliale protectrice. Les NT décorées avec maléimide ont été traitées avec des anticorps (anti-VCAM1) et le potentiel théranostique de ces NT a été évalué in vitro et ex vivo. Les résultats ont montré que les NT théranostiques ciblent spécifiquement (en moins d'une heure à 4 ° C / 37 ° C) des CE sénescentes cultivées et indigènes et s'accumulent de préférence à des sites bien définis caractérisés par un écoulement perturbé et un faible cisaillement. La nouveauté du projet réside dans le fait que ces NT théranostiques ciblent la sénescence endothéliale à des stades très précoces, réduisant ainsi le risque de développement d'une plaque d'athérosclérose calcifiée avancée ultérieure. En parallèle, des liposomes sensibles au pH encapsulant la doxorubicine (DOX) / colorant ont été développés et étudiés pour déterminer leur sensibilité au pH. Les liposomes obtenus se sont révélés très sensibles au pH et une libération maximale du colorant / médicament a été obtenue à pH 5,5. La charge de DOX dépendait principalement des valeurs du gradient de pH et de la nature des lipides et des stabilisants. De plus, la dégradation des liposomes ainsi que la libération de colorant / médicament à partir des liposomes étaient inversement proportionnelles à la quantité de stabilisant, tandis que l’ajout de cholestérol facilitait la rétention prolongée de DOX dans les liposomes. En conclusion, les stratégies développées surmontent très efficacement les limitations associées à la fonctionnalisation de surface et à la stabilité des nano-transporteurs lipidiques, ce qui en fait le candidat idéal pour l'imagerie biomédicale et les applications ciblées d'administration de médicaments.