Un nouveau microgel biphasique à libération de lipoxine pour l'ingénierie tissulaire – BILIPOX

La tâche 1.1 sera dédiée à la synthèse des microgels de Si-HPMC en tant que système de délivrance de LXA4.
Le Si-HPMC sera obtenu par la réaction unique de condensation de fonctions alcoxysilanes dans des conditions physiologiques de température et de pH. Un processus de modélisation d'émulsion sera appliqué en utilisant uniquement les propriétés interfaciales de HPMC sans l'utilisation d'aucun tensioactif. Le choix du noyau huileux des BPMG sera réalisé en fonction de la solubilité et de la stabilité de la lipoxine dans les huiles végétales injectables. La formulation et les conditions de fabrication des BPMG seront optimisées en terme de rapport huile/eau et en terme de pH pour respectivement optimiser la charge en lipoxine et prévenir le risque de son oxydation notamment en pH acide. La stabilité de LXA4 peut être améliorée par l'ajout d'antioxydants dans la phase huileuse lipophile (a tocophérol).
La tâche 1.2 évaluera les caractérisations physico-chimiques et les propriétés mécaniques.
La tension superficielle et interfaciale sera mesurée avec un tensiomètre Krüss K100 en utilisant la méthode de la plaque de Wilhelmy. La viscosité dynamique de la phase continue sera mesurée avec un rhéomètre à cylindre coaxial. L'étude des propriétés nanomécaniques et le balayage topographique de surface se feront par microscope à force atomique (AFM).
La tâche 1.3 évaluera le profil de libération et l'absence de dégradation de LXA4.
Le dosage de la lipoxine sera réalisé par chromatographie liquide spectrométrie de masse en tandem.
La tâche 2.1 analysera la réponse de la polarisation des macrophages aux LXA4-BPMG de Si-HPMC in vitro.
Pour obtenir des macrophages humains à partir de monocytes, nous bénéficierons de la collaboration avec Christophe BLANQUART CRCINA, INSERM UMR 1232. Des monocytes humains seront incubés avec des LXA4-BPMG de Si-HPMC pendant trois jours lors de leur différenciation en présence de GM-CSF (M1 -like macrophages) ou M-CSF (macrophages de type M2). La caractérisation des macrophages sera évaluée par cytométrie en flux à l'aide de CD14, CD163, HLA-DR et CD16. IL-6, IL-10, IL-12, IL-1ß, TNFa, IL-23, IP-10, IL-1RA et TARC seront évalués par RT-PCR et ELISA multiplex grâce à notre collaboration avec le CRCINA, INSERM UMR 1232.
Le WP3 sera dédié à l'évaluation de l'impact des LXA4-BPMGs de Si-HPMC dans deux modèles complémentaires et précliniques d'inflammation (inflammation de la pulpe dentaire chez le rat) et (perte osseuse alvéolaire chez le cochon nain). Le premier modèle in vivo (rat) ciblera la phase de résolution de l'inflammation tandis que le second se concentrera sur les événements régénératifs suivant la résolution de l'inflammation.

- Nous avons développé une méthode pour mesurer les produits actifs tels que le médiateur pro-résolvant spécialisé dans les composants huileux du BMPG
- Nous avons développé une formulation optimisée de notre BMPG compatible avec une utilisation clinique humaine
- Nous avons deux types différents de BPMG qui pourraient répondre à différents besoins cliniques
- Nous avons développé un modèle 2D, 3D et co-culture de la phase d'inflammation aiguë pour tester notre BPMG
- Nous avons développé une plate-forme de protocole de polarisation des macrophages qui pourrait être utilisée pour tester d'autres propositions et envisager d'autres propositions thérapeutiques

Ce projet ouvrira des perspectives de translation en thérapeutique humaine pour le traitement de la parodontite dans un dispositif original d'administration de médicaments injectables. Le projet BILIPOX permettra de mieux comprendre l'interaction microgels/macrophages et l'impact de l'inflammation sur les cellules souches orales. En utilisant nos modèles précliniques originaux et établis d'inflammation (pulpite) et notre modèle établi de perte osseuse alvéolaire, nous serons en mesure de générer de nouvelles données sur l'immunorégulation et la régénération tissulaire dans le domaine de la parodontologie et de l'endodontie.
Les avantages des microgels par rapport à d'autres systèmes de distribution d'API sont, premièrement, l'absence d'espèces et/ou la formation de produits de contournement (dérivés de méthacrylate, glutaraldéhyde, carbodiimides ou espèces di-halo) pendant la réaction de réticulation. En effet, ces produits générés avec d'autres hydrogels réticulés physiques ou chimiques pourraient interagir avec l'environnement biologique et perturber la cellule. Notre proposition peut également être avantageuse par rapport à d'autres systèmes d'administration de médicaments (tels que des nanoparticules synthétiques) qui ont des effets immunotoxiques indésirables potentiels. Ensuite, les méthodes de préparation et de fonctionnalisation des microgels sont facilement reproductibles par notre consortium. Les Si-HPMC sont obtenus par la réaction unique de condensation de fonctions alcoxysilanes dans des conditions physiologiques de température et de pH. Un processus de modelage d'émulsion est appliqué en utilisant uniquement les propriétés interfaciales de HPMC sans l'utilisation d'aucun tensioactif. La stabilité et la libération des gouttelettes d'huile ont été libérées après incubation dans des conditions physiologiques pendant 17 jours.
La pertinence des nouvelles stratégies thérapeutiques utilisant LXA4 par rapport aux médicaments anti-inflammatoires actuellement disponibles, tels que les anti-TNFa, est qu'ils seraient capables d'atténuer une inflammation excessive sans compromettre la défense de l'hôte. Les thérapeutiques qui améliorent la résolution pourraient avoir un meilleur rapport bénéfice/risque.
De plus, la stratégie avec ce BPMG est modulaire. Il a été démontré qu'il est possible de co-encapsuler des médicaments hydrophiles et hydrophobes. Ainsi, dans une expérience future, nous pourrions combiner la co-encapsulation de LXA4 avec un autre composé hydrophile tel que la protéine morphogénique osseuse 2 (BMP2).

1. Aubeux D, Peters OA, Hosseinpour S, Tessier S, Geoffroy V, Pérez F, Gaudin A. Specialized pro-resolving lipid mediators in endodontics: a narrative review. BMC Oral Health. 2021;21:276. doi:10.1186/s12903-021-01619-8
2. Aubeux D, Renard E, Pérez F, Tessier S, Geoffroy V, Gaudin A. Review of Animal Models to Study Pulp Inflammation. Front Dent Med. 2021;2 May:21. doi:10.3389/fdmed.2021.673552
1. Peters OA, Paranjpe A, Gaudin A. Dentine–Pulp Complex Regeneration. Regenerative Approaches in Dentistry 2021 Springer (Ed)
1. Poster presentation, congrès “2nd Resolution Days” LXA4 encapsulated in a new biphasic microgel attenuates in vitro inflammatory cytokine production.
2. Gaudin A. Modulation of the inflammatory response for dental pulp regeneration. Bruxelles 2020

Le contexte de ce projet est la résolution de l'inflammation dans des situations cliniques associées à des affections répandues telles que la pulpite et la parodontite. Les pulpites (inflammation de la pulpe dentaire) peuvent provoquer des douleurs dentaires très aiguës, ce qui représente l’une des principales urgences de la pratique dentaire, la forme de douleur oro-faciale la plus répandue et pouvant conduire à une surconsommation d’analgésiques opioïdes. La parodontite (inflammation des gencives et des structures de soutien des dents) est la sixième maladie la plus répandue dans le monde. Elle est la plus fréquente des maladies osseuses et la principale cause de perte dentaires, entraînant des conséquences économiques et médicales importantes. Bien que les tissus impliqués et les traitements soient différents, ces deux maladies partagent des caractéristiques communes. Une inflammation incontrôlée ou excessive peut entraîner des lésions des tissus pulpaires (pulpite) et des défauts osseux (parodontite). Les cicatrices et la fibrose dans les pulpes ou parodontites empêchent le retour à l'homéostasie. La guérison et la régénération des tissus malades sont considérablement entravées. Des travaux approfondis menés au cours des dernières décennies ont montré que la résolution de l'inflammation aiguë était cruciale pour éviter l'inflammation chronique persistante et favoriser la réparation ou la régénération. Les macrophages sont considérés comme les cellules effectrices principales dans la régulation de la réparation tissulaire. De plus, le microenvironnement des sites lésés joue un rôle essentiel dans la reprogrammation des macrophages.
Récemment, l'accent a été mis sur les rôles immunomodulateurs des lipoxines. La lipoxine A4 (LXA4) est un anti-inflammatoire endogène, un médiateur lipidique spécialisé dans la résolution de l’inflammation qui régule les fonctions du système immunitaire inné (atténuent le recrutement monocytaire et induisent un phénotype pro-résolvant M2) et modulent également le système immunitaire adaptatif. Le principal défi de l’utilisation des lipoxines ou de leurs analogues est leur caractère hydrophobe, leur instabilité chimique dans les acides et la lumière, ainsi que leur demi-vie plus courte.
Afin de remédier à ces inconvénients, notre proposition vise à co-encapsuler des médicaments hydrophiles et hydrophobes dans une nouvelle famille d'hydrogels injectables et biphasiques d'hydroxypropylméthylcellulose silylée (Si-HPMC). Des études récentes ont montré que LXA4 pourrait induire et moduler la transition M1 à M2. Cependant, les mécanismes sous-jacents restent à élucider.
Pour remédier à ce problème, nous proposons un projet de 3 ans divisé en 1 lot de travaux organisationnels (WP0) et 3 WP expérimentaux (WP1 à WP3) ayant des objectifs spécifiques, décrits ci-dessous:
WP 1: Préparer et analyser un microgel biphasique de Si-HPMC en tant que système d'administration LXA4 in vitro.
WP 2: Etudier l’effet des microgels LXA4-biphasiques de Si-HPMC sur le phénotype des macrophages et dans des conditions inflammatoires simulées in vitro.
WP 3: Évaluer l'effet des microgels LXA4 biphasiques de Si-HPMC dans des modèles précliniques d'inflammation (pulpite et parodontite)
Dans ce contexte, le projet BILIPOX vise à fournir et à évaluer une formulation optimisée pour un microgel biphasique injectable innovant en tant que système d'administration LXA4. Les résultats de BILIPOX permettront de mieux comprendre l'interaction microgels / macrophages. Ce serait une étape importante pour la stratégie modulaire d'hydrogels qui ouvre une nouvelle façon de concevoir et de multifonctionaliser les systèmes d'administration de médicaments. Notre approche pharmacologique ouvrira des perspectives en thérapeutique humaine par une administration dans la pulpe dentaire ou dans une lésion osseuse parodontale pour le traitement de la pulpite et de la parodontite.