Maîtrise de la Sonoporation cellulaire In-vivo par Cavitation Régulée: du fondamental aux applications in-vivo – SonInCaRe

Les récents développements de la thérapie génique et de la délivrance ciblée d’agents pharmacologiques ouvrent de nouvelles perspectives de traitement pour un grand nombre de maladies complexes, dont certaines présentent un fort impact social. Parmi les traitements envisagés, l’administration thérapeutique de matériel génétique (ou transfection) pourrait potentiellement concerner une grande variété de pathologies, comme les cancers, les maladies vasculaires ou métaboliques, et les maladies héréditaires monogéniques (mucoviscidose, myopathie de Duchenne …). Cependant, les méthodes virales de transfection peuvent être à l’origine de cytopathies, de cytotoxicités et de réactions immunitaires difficilement prévisibles, tandis que les méthodes non virales classiques (électoporation, micro-injection génique) présentent de fortes limitations, notamment en termes d’efficacité. Dans ce contexte, la sonoporation pourrait constituer une méthode alternative de transfection particulièrement prometteuse, car les ultrasons permettent des traitements peu couteux, peu invasifs et bien tolérés par les patients. De plus les ultrasons peuvent assurer des traitements extracorporels ciblés à l’intérieur du corps avec une précision millimétrique par des sources focalisées. A l’heure actuelle, le compromis entre transfection et viabilité cellulaire est insuffisant car la technique de sonoporation reste encore mal maîtrisée, en liaison avec les difficultés scientifiques rencontrées pour appréhender le détail des mécanismes impliqués.

Le projet SonInCaRe a pour objectif de concevoir et de mettre en œuvre un système de sonoporation contrôlé pour la transfection cellulaire in vitro et in vivo. Par un contrôle de la position et de l’intensité du traitement, ce dispositif assurera une action de sonoporation reproductible et maîtrisée au cours du tir ultrasonore. Afin d’assurer cet objectif, un groupe de recherche pluridisciplinaire a été créé, regroupant des scientifiques de compétences complémentaires, biologistes, physiciens et spécialistes de développements thérapeutiques in-vivo.
Les mécanismes fondamentaux à l’origine du phénomène de sonoporation seront abordés à travers des approches numériques, théoriques et expérimentales. Des modèles théoriques et des simulations numériques pourront ainsi être mis en œuvre pour étudier l’interaction entre une paroi cellulaire et des microbulles de cavitation, et des travaux expérimentaux seront menés pour analyser la sonoporation de parois lipidiques contrôlées, en utilisant des méthodes de nanorhéologie et de microscopie à force atomique (AFM). La conception de systèmes de sonoporation spécifiques permettra une mise en œuvre sur différentes lignées cellulaires in vitro, une validation ex vivo et une mise en œuvre in vivo sur plusieurs modèles animaux de tumeurs. Les travaux in vivo seront assurés par deux équipes françaises et deux laboratoires hospitalo-universitaires taïwanais dans la continuité de recherches de modèles tumoraux.
A travers ces recherches, le projet SonInCaRe a également pour ambition de promouvoir des développements technologiques novateurs, dans lequel le partenaire industriel français et le partenaire industriel taïwanais du projet sont largement impliqués.