Développement de nanoparticules lipidiques pour la délivrance d’ARNm codant la protéine CFTR dans le cadre de la mucoviscidose

Notre équipe GTCA « Gene Transfer and Combined therapeutics Approaches » (Directeur : Pr T. Montier) est spécialisée, depuis plus de 20 ans, dans le développement de vecteurs synthétiques, notamment pour des applications thérapeutiques dans les maladies génétiques comme la mucoviscidose.

Depuis la mise sur le marché des vaccins à ARN messager, l'intérêt pour le développement de vecteurs synthétiques capables de protéger et de véhiculer des constructions d'acides nucléiques (ANs) a considérablement augmenté.

La mucoviscidose est causée par des mutations survenant au niveau du gène CFTR (Cystic Fibrosis Transmembrane conductance Regulator) codant une protéine du même nom. CFTR est un canal chlore influençant la régulation des flux ioniques à travers les membranes cellulaires des épithéliums. L’absence ou le dysfonctionnement de cette protéine conduit à une déshydratation du mucus, en particulier au niveau pulmonaire, provoquant une obstruction bronchique, des infections chroniques et, à terme, une fibrose pulmonaire. Tout ceci conduit à une diminution progressive des capacités respiratoires des patients et à leur décès précoce.

Récemment, une trithérapie a été mise sur le marché (Kaftrio®) qui associe l’ivacaftor, molécule potentiatrice du canal CFTR, à deux molécules correctrices, l’elexacaftor et le tezacaftor. Ces deux dernières permettent de stabiliser la conformation de la protéine et de faciliter son adressage à la membrane plasmique. Malgré l’espoir que représentent ces thérapies, leur utilisation reste dépendante de certaines mutations et peut engendrer des effets indésirables conséquents. Ils ne sont donc pas accessibles à tous les patients. La thérapie génique constituant une autre approche de traitement, présente, quant à elle, l’avantage d’être mutation indépendante.

En effet, une stratégie prometteuse pour traiter cette maladie est la thérapie par ARNm codant CFTR. Pour délivrer efficacement un ARNm dans les cellules cibles de l’épithélium respiratoire, divers types de vecteurs synthétiques peuvent être utilisés comme des polymères ou des lipides cationiques. Ces derniers sont ré-administrables mais possèdent, encore actuellement, un pouvoir transfectant trop faible pour provoquer un changement de l’état clinique des patients. Plusieurs étapes clés du processus de transfection restent encore à être optimisées notamment l’échappement endosomal. Cette étape est d’autant plus problématique que lorsque le gène CFTR est muté, il y a une hyperacidification de l’endosome impactant l’intégrité des ANs.

Objectifs du stage :

Le/la stagiaire participera activement à un projet de recherche innovant visant à optimiser la vectorisation d’ARNm codant la protéine CFTR. Le stage se déroulera en plusieurs étapes :

1. Évaluation de différents vecteurs synthétiques (lipides ionisables commerciaux et/ou développés en collaboration avec des chimistes de l’UMR CNRS 6521 de Brest), en termes de :
   • Caractérisation des nanoparticules formées
   • Evaluation de l’efficacité d’encapsulation des ARNm
   • Efficacité de transfection dans des lignées pulmonaires d’intérêt
   • Capacité à favoriser l’échappement endosomal (test de colocalisation par microscopie…)
2. Sélection et optimisation de la séquence d’ARNm codant CFTR :
   • Transfection de lignées cellulaires pulmonaires avec différents ARNm optimisés
   • Évaluation de l’expression de la protéine CFTR (Western blot, immunofluorescence, Chambre de Ussing)

Compétences développées pendant le stage :

• Culture cellulaire (lignées épithéliales pulmonaires)
• Transfection d’ARNm et vectorisation (formulation de complexes par microfluidique, calcul N/P ratio, DLS/zêta potentiel, gel électrophorèse, efficacité d’encapsulation)
• Techniques de biologie moléculaire et cellulaire : RT-qPCR, Western blot, immunofluorescence, microscopie à fluorescence
• Travail en collaboration interdisciplinaire (biologie/chimie)
• Rigueur scientifique, autonomie, esprit critique, tenue d’un cahier de laboratoire

• Étudiant(e) en Master 2 de Biologie cellulaire, Biologie moléculaire, Biotechnologies, Biophysique, Bio-ingénierie ou formation équivalente (pharmacie, école d’ingénieur)
• Intérêt marqué pour la recherche en biothérapie, thérapie génique ou ARN thérapeutiques
• Connaissances en biologie cellulaire et moléculaire requises
• Rigueur et honnêteté scientifiques
• Grande curiosité
• Appétence pour le travail expérimental en laboratoire, en autonomie et en équipe
• Une première expérience à la paillasse est un plus
• Niveau correct en anglais scientifique
• Esprit de synthèse