Vectorisation de biomolécules vers les mitochondries à l’aide de nanodiamants fluorescents

Au cours de la dernière décennie, des avancées significatives dans le domaine de la recherche en oncologie ont contribué à une baisse globale de la mortalité liée au cancer, en grande partie grâce au développement de thérapies anticancéreuses de précision. Néanmoins,l'apparition de résistances aux traitements et la nature agressive de certains cancers restent les principaux défis de l'oncologie, d'où la nécessité d'approfondir la compréhension des mécanismes et des caractéristiques des cancers. Parmi les caractéristiques identifiées, la plasticité métabolique des cellules cancéreuses joue un rôle central dans la tumorigenèse et la réponse aux thérapies anticancéreuses.Les cellules cancéreuses reprogramment leur métabolisme pour survivre à des conditions difficiles(privation de nutriments, hypoxie, stress oxydatif) et échapper au système immunitaire. Cette capacité de reprogrammation métabolique fait des mitochondries des cibles thérapeutiques très prometteuses. Plusieurs composés bioactifs ont été étudiés pour leur potentiel de modulation de l'activité mitochondriale. Cependant, pour améliorer leur effet thérapeutique, ces molécules doivent être délivrées aux mitochondries à des doses efficaces.Pour ce faire, elles peuvent être vectorisées vers cet organite à l'aide de nanovecteurs.Ces nanosystèmes ont suscité un grand intérêt en raison de leur capacité à améliorer la biodisponibilité des agents thérapeutiques en ciblant des cellules oudes compartiments subcellulaires spécifiques. Dans ce contexte, les nanodiamants fluorescents (FND)sont apparus comme des nanovecteurs prometteurs en raison de leur excellente biocompatibilité, de leur fluorescence intrinsèque et de leurs surfaces chimiquement polyvalentes, qui permettent de charger de multiples molécules bioactives et de les délivrer à des compartiments subcellulaires.Au cours de ce programme de doctorat, je me suis concentrée sur la conception de nanovecteurs à base de FND pour le ciblage mitochondrial de molécules bioactives. À cette fin, les FND ont été recouverts de deux chaînes PEG distinctes portant des groupes fonctionnels différents (groupes azide et amine). L'azide a permis la conjugaison du peptide SS20 ciblant la mitochondrie par une chimie click sans Cuivre, tandis que les groupes amines ont été utilisés pour complexer le peptide thérapeutique par des interactions électrostatiques. Ce dernier peptide, identifié comme un inhibiteur de la voie d'import mitochondrial AIF/CHCHD4, a été choisi pour la validation de principe de la délivrance de molécules bioactives aux mitochondries.Une fois ces FNDs ciblant les mitochondries formulés, nous avons procédé à leur caractérisation physicochimique et confirmé leur stabilité ainsi que la complexation efficace du peptide thérapeutique.En utilisant un modèle de lignée cellulaire de cancer du poumon humain, nous avons ensuite étudié l'internalisation cellulaire et la localisation subcellulaire du nanosystème prémentionné. Nos résultats montrent la localisation mitochondriale du nanovecteur lorsqu'il est conjugué avec la molécule de ciblage mitochondrial, en comparaison aux contrôles.