Functionalisation of magnetic nanoparticles by cationic peptides : towards cytosol access
Fonctionnalisation de nanoparticules magnétiques par des peptides cationiques : vers un accès au cytosol
Résumé
Magnetic nanoparticles (MNPs) are a promising class of functional nanomaterials in the biomedical field for various applications such as magnetic manipulation and magnetic hyperthermia. However, a major limitation of these approaches is their endosomal entrapment after internalization by the endocytosis pathway, where the ease of magnetic manipulation is restricted. The objective of this project was to improve the access of MNPs to the cytosol by functionalizing them with cationic peptides. Arg9 is a classical cell-penetrating peptide (CPP), able to enter cells by direct translocation, a transient perturbation of the plasma membrane which allows CPPs to reach the cytosol. On the other hand, it has been demonstrated that sequences rich in histidine residues promote endosomal escape, probably by proton sponge effect. MNPs used are iron oxide nanoparticles coated with silica γ-Fe2O3@ SiO2 allowing their surface to be functionalized by cationic peptides using click chemistry. First, the synthesis and characterization of peptides and core-shell nanoparticles was carried out, then the functionalization of these nanoparticles by peptides. The internalization of the nanoparticles in cells was then studied, using confocal fluorescence microscopy combined with calcein leakage experiments, and transmission electron microscopy. It was shown that the grafting onto nanoparticles of peptides rich in histidine promotes their access to the cytosol.
Les nanoparticules magnétiques (NPM) sont une classe prometteuse de nanomatériaux fonctionnels dans le domaine biomédical pour diverses applications telles que la thérapie anticancéreuse par hyperthermie ou la manipulation magnétique intracellulaire. Cependant, une limitation majeure de ces approches est leur piégeage endosomal après internalisation par la voie d'endocytose, conduisant à une chute de leur pouvoir chauffant et réduisant les possibilités de ciblage intracellulaire. L’objectif de ce projet était d'améliorer l'accès des NPM au cytosol en les fonctionnalisant avec des peptides cationiques. Arg9 est un peptide vecteur (cell-penetrating peptides, CPP) classique, capable de pénétrer dans les cellules par translocation directe, une perturbation transitoire de la membrane plasmique permettant d'atteindre le cytosol. D'autre part, il a été démontré que des séquences riches en résidus histidine favorisent l'échappement endosomal, probablement par effet d'éponge à protons. Les NPM utilisées sont des nanoparticules d’oxydes de fer enrobées de silice γ-Fe2O3@SiO2 permettant de fonctionnaliser leur surface par les peptides cationiques en utilisant la chimie click. Dans un premier temps, la synthèse et caractérisation des peptides et des nanoparticules cœur-coquilles ont été réalisées, puis la fonctionnalisation de ces nanoparticules par les peptides. L’internalisation des nanoparticules dans les cellules a ensuite été étudiée, par microscopie confocale combinée à des expériences de fuite de calcéine, et par microscopie électronique à transmission. Il a ainsi pu être montré que le greffage sur les nanoparticules de peptides riches en histidine permet de favoriser leur accès au cytosol.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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