Abstract :
[en] This doctoral thesis has been mainly focused on the interaction between poly (2-dimethylamino-ethylmethacrylate) (PDMAEMA) based polymers and human blood. Although PDMAEMA is a polycation widely reported for tailoring polyelectrolytes complexes for gene or drug delivery, little is known on its blood compatibility. With the final perspective to produce a universal blood, we have also investigated the immunomasking ability of this polymer family to cover red blood cells (RBCs) antigens. Hemocompatibility of the free form of our synthetic polycations was assessed in vitro following international standard tests (ISO 10993-4) and considering the following main parameters: hemagglutination, hemolysis, platelet size and number, blood coagulation, and the complement system. Our toxicological screening has highlighted that hemotoxicity can be avoided when these PDMAEMA-based polymers fit to specific chemical properties, in particular those regarding their Mw and composition. Some of our observations support the assumption that PDMAEMA homopolymers interact strongly with the surface of the RBCs but without disturbing the inner structure of the membrane. Adopting a self-assembly process of our polycations to the cell plasma membrane surface, an event which should occur readily through the predominance of anionic sites present at the glycocalyx surface of the RBC’s, we have assessed the immunomasking ability of PDMAEMA homopolymers differing in Mw. Their properties have been compared with PDMAEMA-PEG copolymers to measure the benefit expected from the polyether sequences through their steric hindrance ability. Adopting anti-glycophorin A (aGA) as membrane marker and using FACS to quantify the cell immunoprotection we observed only a partial camouflaging of RBCs for both homopolymers and copolymers. Unexpectedly, they also caused a sensitization of the immunorecognition of the GPA antigen. Although the PEG did not improve drastically the camouflaging ability, the architecture of the copolymers has been highlighted through the comparison between palm-tree and random copolymers. In addition to generate significant toxicological information on the hemocompatibility of PDMAEMA, our research has evidenced new interactions between our synthetic macromolecules and RBCs which would be valuable to future explore in depth in the frame of fundamental and applied research projects/Résumé Notre travail de thèse s’est principalement focalisé sur l’interaction entre des polymères à base de Poly[2-(diMéthylAmino)Éthyle MéthAcrylate] (PDMAEMA) et le sang humain. Bien que le PDMAEMA soit un polycation largement rapporté pour la formation de complexes polyélectrolytiques dans le domaine de la libération de gènes et de médicaments, sa compatibilité avec le sang est mal connue. Dans la perspective à long terme de produire un sang universel, nous avons étudié la capacité d’immuno-masquage de cette famille de polymères pour recouvrir les antigènes exprimés à la surface des globules rouges. L’hémocompatibilité de nos polycations synthétiques sous forme libre a d’abord été évaluée in vitro selon les tests standards internationaux (ISO 10993-4) et en considérant les paramètres principaux suivants : hémagglutination, hémolyse, nombre et taille des plaquettes, coagulation sanguine et activation du complément. Notre étude toxicologique a démontré qu’une’hémotoxicité peut être évitée si ces polymères à base de PDMAEMA répondent à des propriétés chimiques spécifiques, en particulier en regard de leur masse moléculaire et de leur composition. Certaines de nos observations confirment l’hypothèse selon laquelle les homopolymères de PDMAEMA interagissent fortement avec la surface des globules rouges sans toutefois modifier la structure interne de leur membrane plasmique.Adoptant un procédé d’auto-assemblage de nos polycations en surface de la membrane plasmatique cellulaire, un processus qui devrait se réaliser facilement grâce à la prédominance des sites anioniques présents à la surface du glycocalyx des globules rouges, nous avons évalué la capacité d’immuno-masquage d’homopolymères de PDMAEMA de différentes masses moléculaires. Leurs propriétés ont été comparées à celles de copolymères PDMAEMA-PEG en vue de mesurer le bénéfice apporté par les séquences polyéther normalement susceptibles de fournir un effet répulsif par effet stérique. Adoptant la glycophorine A (GA) comme marqueur membranaire et le FACS pour quantifier l’immuno-protection de la cellule, nous avons observé un camouflage partiel des globules rouges, tant par les homopolymères que par les copolymères. Etonnamment, ces macromolécules de synthèse ont aussi induit une sensibilisation de l’immuno-reconnaissance de la GA. Bien que les séquences de PEO n’améliorent pas drastiquement la capacité de camouflage, l’influence de l’architecture des copolymères a été mise en évidence par la comparaison entre copolymères de type « palmier » et copolymères statistiques.En plus des informations toxicologiques importantes relatives à l’hémocompatibilité du PDMAEMA, notre recherche a aussi mis en lumière de nouvelles interactions intéressantes entre nos macromolécules synthétiques et les érythrocytes. Ces observations mériteraient d’être détaillées tant dans la perspective d’une recherche à caractère fondamentale que d’une valorisation dans le secteur biomédical.
