Les phospholipides renforcent de manière significative l’interaction entre les LNP et la membrane endosomale

La équipe de recherche a utilisé la méthode de transfert d’énergie par résonance de Förster (FRET) pour évaluer l’effet de la teneur en phospholipides sur l’interaction entre les LNP et la membrane endosomale. Les résultats ont montré que l’ajout de phospholipides renforçait de façon dépendante de la formulation l’interaction avec la membrane endosomale.

Les phospholipides améliorent l’efficacité de la transfection cellulaire in vitro des LNP

La équipe a transféré de l’ARNm codant pour la luciférase à des cellules HEK293 et Hela à l’aide de LNP contenant différentes concentrations de phospholipides. En mesurant l’intensité lumineuse moyenne, ils ont évalué l’activité de la luciférase, ce qui permet de quantifier l’échappement endosomique et l’expression de l’ARNm au sein des cellules. Les résultats ont montré que les LNP sans phospholipides présentaient une faible efficacité de transfection, tandis que celle-ci augmentait de manière significative avec l’accroissement de la teneur en phospholipides.

Figure 3 : Comparaison de l’efficacité de la transfection des LNP à différentes concentrations de phospholipides dans les cellules Hela [1]

Les phospholipides renforcent l’efficacité de la délivrance d’ARNm in vivo par les LNP SORT

La équipe a injecté des LNP contenant de l’ARNm codant pour l’érythropoïétine humaine, avec des concentrations variables de phospholipides, chez des souris C57BL/6 âgées de 6 à 8 semaines, puis a évalué l’efficacité de la transfection en mesurant la quantité de protéines sécrétées par les cellules transfectées. Les résultats ont montré qu’une augmentation de la teneur en phospholipides améliorait l’efficacité de la transfection. Il est important de noter que le ratio optimal d’ajout de phospholipides dépend de la formulation.

Figure 4 : Comparaison de l’expression de l’ARNm in vivo après transfection par des LNP à différentes concentrations de phospholipides [1]

La teneur en phospholipides influence la morphologie des LNP

Grâce à la microscopie électronique cryogénique, la équipe a pu visualiser directement comment les phospholipides remodelent la nanostructure des LNP.

Figure 5 : Micrographie électronique cryogénique de LNP à différentes concentrations de phospholipides [1]

Dans les LNP SORT hépatiques, l’enrichissement en phospholipides induit la formation d’un noyau lipidique semi-ordonné ; cette structure saillante vers l’extérieur pourrait témoigner d’une plus grande activité de fusion des LNP.

Dans les LNP SORT pulmonaires, l’augmentation de la teneur en phospholipides entraîne une transition d’une monocouche désordonnée vers une structure vésiculaire multicouche, ce qui pourrait influencer l’exposition des lipides SORT à la surface des particules.

Dans les LNP SORT spléniques, lorsque la teneur en phospholipides est nulle, les bords des particules sont tranchants et irréguliers ; l’ajout de phospholipides rend leur forme plus régulière et sphérique, renforçant ainsi la stabilité de la membrane.

Conclusion

Cette étude a modifié la perception de l’industrie concernant le rôle des phospholipides dans les systèmes avancés de délivrance par LNP. Les phospholipides ne sont plus seulement des « lipides auxiliaires » assurant la stabilité structurale, mais également des « gouvernails moléculaires » multifonctionnels qui régulent la cinétique de fusion membranaire des LNP, l’efficacité de l’échappement endosomique, l’internalisation cellulaire, la morphologie de la nanostructure, ainsi que la spécificité de ciblage organique finale. Cette recherche suggère que, lors de la conception de la prochaine génération de LNP, il convient de considérer les phospholipides comme un paramètre clé de conception fonctionnel, plutôt que comme un composant structurel passif. Avec une compréhension approfondie des interactions entre les lipides, les thérapies basées sur des LNP spécifiques à chaque organe, conçues sur mesure, passeront rapidement de la vision à la réalité.

Références :

[1] Guerrero, Erick D et al. « Étude des contributions fonctionnelles des phospholipides dans les nanoparticules lipidiques à ciblage sélectif d’organes ». Biomaterials, vol. 326 (2026) : 123671.

Lectures complémentaires

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Tableau 1 : Liste partielle des produits lipidiques injectables de l’entreprise