Le poisson zèbre comme modèle d'évaluation du potentiel thérapeutique des exosomes – ZENiTh

Les vésicules extracellulaires (VE) comme les exosomes génèrent de fortes attentes du monde biomédical en tant que biomarqueurs diagnostiques et pronostiques non invasifs ou vecteurs thérapeutiques naturels, comme l'illustrent les nombreuses entreprises de biotechnologie financées récemment sur cette approche et une taille attendue du marché mondial des VEs de 2,28 milliards de dollars d'ici 2030. Si les méthodes d’isolement, de production et de fonctionnalisation des VEs semblent assez matures pour atteindre un grade GMP, les essais cliniques en cours se heurtent à une méconnaissance des caractéristiques des VEs in vivo. L’origine et la demi-vie des VEs, leur capacité à traverser des barrières biologiques, leur clairance extrêmement rapide ou leur efficacité à atteindre une cible cellulaire sont autant de paramètres fonctionnelles qui ne sont pas clairement établis in vivo. Or ces paramètres sont cruciaux dans les études pré-cliniques pour exploiter et améliorer le potentiel thérapeutique des VEs. Cette absence de données était dûe avant tout à l’impossibilité de traquer en temps réel et à l’échelle de la vésicule unique des VEs de 100nm dans des modèles murins. La plupart des études s'appuyaient donc sur des approches in vitro qui ne reflètent que partiellement le comportement des VEs in vivo.
Le but de notre projet est d’établir le poisson zèbre comme un organisme modèle vertébré pertinent pour étudier en préclinique et in vivo le potentiel thérapeutique des vésicules extracellulaires (VE). Notre projet s’appuie sur notre modèle de poisson zèbre, déjà publié et fonctionnel, qui est le premier organisme modèle permettant d'explorer in vivo la biologie des VEs endogènes et des VEs fonctionnalisées à l'échelle de la VE unique et en temps réel (Verweij et al Dev Cell 2019). Notre consortium associe des experts des VEs issues de différents tissus (endothélium vasculaire, cerveau et muscle) et une entreprise développant des VEs à façon, à une échelle d’étude clinique le cas échéant. Afin d’établir la relevance de notre modèle pour l’étude pré-clinique des VEs, nous proposons les objectifs suivants.

1) Nous générerons un catalogue des principales caractéristiques des sous-populations de VEs endogènes sécrétées dans le poisson zèbre par les différents types cellulaires susnommées. Et nous les comparerons aux données obtenues dans des modèles murins et humains in vitro par les différents partenaires.
2) Nous cartographierons la bio-distribution spatiotemporelle des VEs endogènes et nous la comparerons en parallèle à celles des VEs exogènes produites par les différents partenaires et injectées aux modèles poissons zèbres.
3) En collaboration avec le partenaire industriel nous établirons la preuve de concept de l’utilisation du modèle pour les tests précliniques de VEs fonctionnalisées. Puis nous développerons ensemble de nouvelles fonctionnalités pour améliorer le ciblage et s’assurer de la fonctionnalité des VEs.

La réalisation de ce projet établira le poisson zèbre comme organisme modèle pré-clinique de reférence pour affiner l’utilisation des VEs en tant que biomarqueurs et pour évaluer leur efficacité en tant que vecteurs thérapeutiques. En comparant dans ce ca, les charactéristiques, la distribution et la fonction des VEs de poissons zèbres, de modèles murins et humains nous lèverons la barrière des espèces et établiront une cartographie précise des sites d’accumulation et des cibles des VEs. Sur cette base, nous évaluerons les caractéristiques et l’efficacité de VEs fonctionnalisées qui renforceront la pertinence du modèle pour l’étude des VEs à vocation thérapeutique in vivo. A terme ce modèle servira à l’établissement d’une plateforme de service proposant à de nouveaux partenaires d’évaluer le potentiel de leurs VEs fonctionnalisées et d’identifier en parallèle, par criblage chimique, des molécules d’intérêts brevetables capables d’améliorer la fonctionnalité thérapeutique des VEs.