| TITRE | TRANSFERT DE GENES DANS LES CELLULES ANIMALES PAR ELECTROPERMEABILISATION : DE L’ETUDE BIOPHYSIQUE DU MECANISME IN VITRO AUX COMPLEXITES LIEES A L’IN VIVO |
| TITLE | GENE TRANSFER IN MAMMALIAN CELLS BY ELECTROPERMABILIZATION : FROM BIOPHYSICS OF IN VITRO MECHANISM TO IN VIVO COMPLEXITIES |
| AUTEUR | Cécile FAURIE |
| UNIVERSITE | Université Paul Sabatier de Toulouse |
| DATE | 7 Mai 2004 |
| LABORATOIRE | IPBS-CNRS |
| DIRECTION DE THESE | Marie-Pierre ROLS |
| PARRAINAGE | Marie-Pierre ROLS |
Le transfert d’ADN à l’intérieur d’une cellule cible représente un outil clé dans l’étude de fonctions biologiques mais aussi dans la définition de nouvelles approches thérapeutiques. Cependant, le transfert de macromolécules doit être réalisé avec un minimum d’effets secondaires au niveau de la cellule cible. La technique d’électropulsation est une méthode physique fondée sur la modulation du potentiel électrique transmembranaire natif de la cellule par un champ électrique externe. Cette méthodologie, apparaît comme une stratégie prometteuse pour le transfert de molécules d’intérêt dans les cellules et connaît un important essor ces dernières années en raison du développement de ses applications in vivo pour le transfert de molécules à activité anti-tumorale, le transfert d’ADN dans le tissu ou dans les tumeurs mais aussi pour ses applications potentielles en vaccination par ADN nu. Cependant, l’utilisation rationnelle de l’électropulsation en pharmacologie et en médecine ne pourra se faire que grâce à une parfaite compréhension des mécanismes impliqués lors de l’électroperméabilisation au niveau membranaire et de ses conséquences cellulaires.
Le mécanisme de transfert de gènes médié par le champ électrique est un processus multi-étapes avec une étape d’interaction ADN/membrane perméabilisée pendant l’application du champ électrique, suivi après les impulsions, d’une étape de translocation du plasmide à travers la membrane plasmique. Le travail de recherche présenté, à l’interface entre la biologie cellulaire, la biophysique et la biologie moléculaire, vise à une meilleure compréhension du mécanisme du transfert de gènes par électroperméabilisation. Il ne se limite pas à la simple étude du franchissement de la membrane mais intègre l’étude de l’interaction ADN/membrane perméabilisée, le trafic intracellulaire de l’ADN et l’étude des conséquences membranaires et cellulaires de l’électrotransfection.
DNA transfer into target cells represents an essential step in biological functions study but also in the design of news therapeutics approaches. However, macromolecule transfer must be performed with the minimum of by-pass effects for the target cell. Electropermabilization is a method based on the modulation of the native cell transmembrane potential difference by an external electric field and seems to be an attractive strategy to transfer molecules of interest into cells. Since this last 10 years, this methodology has known important developments owing to new in vivo applications such as anti-tumoral molecule transfer, DNA transfer into tissues or tumours and potential application for DNA vaccination. Nevertheless, use of electropermeabilization in pharmacology and medicine could be done solely with a complete understanding of mechanisms involved at the membrane and cellular levels
Electric field mediated gene transfer is a multi-step process which involves a DNA/permeabilized membrane interaction during the electric pulses. Then, several minutes after electric field exposure, DNA translocates through the plasma membrane. This study, at the borderline between cellular biology, biophysics and molecular biology, focused on the understanding of the mechanism of electric field mediated gene transfer. We did not restrict our study to the crossing of DNA through the membrane, but we integrated the DNA/membrane interaction step, the intracellular traffic of DNA and the consequences of electrotransfection at the plasma membrane and cell levels.
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