Mortalité Cellulaire Induite par Rotation de VEsicules Magnétiques – MAVERICK

Les polymersomes magnétiques développés vers 2005 constituent un exemple de nanovecteurs biocompatibles versatiles pour libérer une substance active sur un site tumoral sous l'action d'un stimulus externe tel un champ magnétique haute fréquence (HF) provoquant un échauffement local de la membrane (cad à l'échelle nano), augmentant sa perméabilité. En champ magnétique statique, ces vésicules se déforment pour former des coques ellipsoïdales allongées. Si l'on fixe leur forme allongée par une réticulation chimique sous champ magnétique, ces nano-objets anisotropes donneront accès à l'application d'un couple mécanique sur les membranes cellulaires (membrane plasmique et membranes des organelles intracellulaires) en champ basse fréquence (BF). Le projet MAVERICK vise à étudier les déformations ellipsoïdales ou plus complexes (WP1), la biocompatibilité et les voies d'internalisation en fonction de la forme des vésicules (WP2), et la cytotoxicité magnéto-induite (WP3) sous champs BF ou HF. Plus précisément le WP1 comprend d’abord la préparation de plusieurs types de polymersomes magnétiques (MagPol) à partir de copolymères di-blocs amphiphiles dont le bloc hydrophile est le poly(oxyéthylène) (POE) et le bloc hydrophobe soit le poly(butadiène) (PBut), soit le poly(triméthylène carbonate) (PTMC), dans lesquels ont été insérés des nanoparticules d’oxyde de fer magnétique. La déformation de ces coques molles magnétiques sous un champ magnétique statique sera étudiée d’un point de vue théorique par des simulations numériques, et par différentes méthodes expérimentales : microscopie électronique, diffusion de lumière dynamique dépolarisée (DDLD) et diffusion des neutrons aux petits angles (DNPA). La nouveauté par rapport aux études précédentes consistera à figer la forme allongée probables des MagPol sous champ par une réticulation chimique des blocs hydrophobes des copolymères. Différentes réactions de réticulation seront essayées, d’abord par un amorçage radicalaire avec un oxydant pour le PBut, mais aussi par une photo-réticulation induite par irradiation UV pour le PBut et le PTMC (moyennant une copolymérisation avec un monomère portant des groupes insaturés). Un dernier type de polymersomes comprendra un composant thermosensible, soit un bloc PTMC ou poly(caprolactone) semi-cristallin, soit une part de phospholipides à l’état gel comme la dipalmytoyl phosphocholine (DPPC) qui présente une fusion de 41°C. Une fois que ces différents échantillons MagPol auront été caractérisés d’un point de vue physicochimique, leur biocompatibilité sera testée dans le cadre du WP2. Différentes lignées cellulaires seront utilisées, des fibroblastes, des cellules épithéliales, ainsi que des cellules du système immunitaire (monocytes et macrophages) pour vérifier la biocompatibilité des différents types de MagPol. Pour chaque composition chimique, une comparaison sera effectuée entre les polymersomes isotropes (IsoMagPol) et les mêmes réticulés sous champ magnétique (AnisoMagPol). L’efficacité et la cinétique d’internalisation cellulaire des différents lots de MagPol seront ensuite étudiées par diverses méthodes : magnétophorèse et cytométrie de flux pour la quantification, marquages fluorescents pour la microscopie confocale, et enfin par microscopie et tomographie électroniques, afin de préciser la localisation subcellulaire des MagPol à l’intérieur des lysosomes ou bien dans le cytosol. Enfin le WP3 comportera la construction d’inducteurs de champ magnétique à basse fréquence (de 1 à 500 Hz) pour appliquer des couples mécaniques sur les cellules par oscillation des AnisoMafgPol, soit à partir d’aimants permanents, soit d’électroaimants. A ce mode d’excitation basse fréquence sera comparé l’effet de champs radiofréquences (de 100 à 750 kHz) induisant un effet thermique sur les parois cellulaires, médié par les MagPol. Dans ce cas la libération de sonde ou de drogue fluorescente par induction magnétique sera mise en évidence.