Typologie d'actualités : GT Assemblages moléculaires et systèmes complexes

Évaluation d’ARNm synthétique avec des séquences UTR sélectionnées et une queue Poly(A) alternative, in vitro et in vivo

L'ARN messager (ARNm) s’est imposé comme une nouvelle technologie prometteuse dans le domaine des médicaments. L’efficacité de la technologie ARNm dépend à la fois de l'efficacité de la délivrance de l'ARNm et de sa traduction. Les régions non traduites (UTR) et la queue poly(A) jouent un rôle crucial dans la régulation de la cinétique intracellulaire de l’ARNm. Dans le but d'améliorer le potentiel thérapeutique de l’ARNm synthétique, nous avons évalué différentes UTRs et queues, en utilisant les séquences du vaccin contre la COVID-19 de Pfizer-BioNTech comme référence.

Les chercheurs du CBM ont d’abord testé six 5’ UTRs (dépendantes/indépendantes de la coiffe), évalué neuf combinaisons de 5’ UTRs et 3’ UTRs, ainsi qu’une nouvelle queue hétérologue A/G dans des modèles cellulaires et in vivo en utilisant la luciférase comme gène rapporteur. Ensuite, pour décrypter le mécanisme de traduction des UTRs sélectionnées, ils ont corrélé l’expression de l’ARNm avec l’interaction avec les ribosomes, la demi-vie des ARNm, leur immunogénicité et la structure des UTRs.

Leurs résultats ont montré que la queue hétérologue qu'ils ont introduite est aussi puissante que celle utilisée par Pfizer-BioNTech, et ils ont confirmé la forte efficacité de la 5’ UTR de l’alpha-globine humaine. Ils ont également révélé le potentiel des 3’ UTRs de VP6 et SOD. Ils ont validé leurs résultats en utilisant un ARNm codant pour la protéine Spike du SARS-CoV-2 formulé en nanoparticules lipidiques (LNP) pour l’immunisation de souris. Dans l’ensemble, les 3’ UTRs sélectionnées et la queue hétérologue A/G présentent un fort potentiel en tant que nouveaux éléments pour la conception d’ARNm thérapeutiques.

Ces résultats ouvrent de nouvelles perspectives pour les thérapies à ARNm. Si des améliorations restent à apporter pour atteindre une expression supérieure aux stratégies existantes, cette stratégie contribue à améliorer les thérapies ARNm.

Ces résultats sont liés à un brevet

Référence :
Evaluation of synthetic mRNA with selected UTR sequences and alternative Poly(A)  tail, in vitro and in vivo. Medjmedj A, Genon H, Hezili D, Ngalle Loth A, Clemençon R , Guimpied C, Mollet L, Bigot A, Wien F, Hamacek J, Chapat C, Perche F, Molecular Therapy Nucleic Acids 2025.

Participation d’une équipe du CBM au Congrès national AMCSTI 2025

3 membres de l'équipe "Assemblages moléculaires et systèmes complexes" ont participé au Forum des échanges du Congrès national de l'Amcsti le lundi 30 juin 2025. Ils ont présenté "Les effets de l'encombrement moléculaire" ou comment des milliers de milliards de molécules sont capables d'interagir entre elles dans un espace restreint.

Les protéines, l’ADN et les sucres sont souvent étudiés à l’état pur et dans des solutions diluées où ils ont beaucoup de liberté de mouvement. Or, le milieu cellulaire est un environnement complexe constitué d’une multitude de molécules de tailles et de formes très différentes : des ions, d’autres protéines, l’ARN... Les chercheurs étudient comment la densité élevée de macromolécules affecte le mouvement des protéines, leurs conformations et relations avec d’autres molécules, notamment par rapport à leur activité enzymatique, c'est-à-dire la transformation d’autres molécules et la stimulation de la cellule pour qu'elle vive.

Au cours d’un atelier ludique, les congressites on pu découvrir les effets de l’« encombrement moléculaire », « molecular crowding » en anglais. Ce phénomène peut être vu un peu comme la différence entre un mouvement dans un métro vide et dans un métro bondé aux heures de pointes.

 

Une formulation optimisée pour la livraison de l’ARN messager

Cette nouvelle version optimisée des liposomes a été signalée par le CNRS Chimie sur son site web et également par CNRS Ingénierie.

Le développement de systèmes d'administration d'ARNm à base de lipides a considérablement fait progresser les thérapies basées sur l'ARNm. Les liposomes, en particulier les liposomes histidylés (LYX), se sont révélés efficaces pour délivrer des acides nucléiques. Dans cette étude, les liposomes LYX ont été optimisés en ajoutant une étape de lyophilisation et d'extrusion, ce qui a permis d'améliorer l'homogénéité et la stabilité au stockage. Les liposomes LYX ont conservé leur taille (150 ± 10 nm) et leur indice de polydispersité (0,10 ± 0,02) jusqu'à un an à 4°C, tout en préservant leur efficacité de transfection. Ils présentent un taux élevé d'encapsulation de l'ARNm (∼95%) et le protègent de la dégradation par les RNases. L'organisation lamellaire a été confirmée par diffusion des rayons X aux petits angles et par CryoTEM. Ces liposomes permettent une transfection efficace des lignées cellulaires et des cellules primaires, bien qu'avec une efficacité inférieure à celle des vecteurs commerciaux, en raison d'une internalisation cellulaire plus lente et d'un échappement endosomal réduit. Ils ont démontré leur capacité à délivrer de l'ARNm codant pour les molécules thérapeutiques BMP2 et BMP9, conduisant à la production de protéines fonctionnelles capables d'induire la signalisation BMP. Des études in vivo ont également confirmé leur potentiel de libération d'ARNm lorsqu'ils sont incorporés dans des hydrogels et implantés par voie sous-cutanée chez des souris. Ces résultats montrent que les liposomes LYX constituent une plateforme prometteuse et polyvalente pour la délivrance d'ARNm dans des applications thérapeutiques.

Ce travail a impliqué des laboratoires de deux instituts : le Centre de Biophysique Moléculaire (CNRS Chimie) et le Laboratoire de Biologie, Bioingénierie et Bioimagerie Ostéo-Articulaires (CNRS Ingénierie).

Référence :
Albert Ngalle Loth, Manon Maroquenne, Ayoub Medjmedj, Franck Coste, Thomas Bizien, Chantal Pichon, Delphine Logeart-Avramoglou, Federico Perche.
Structural and functional characterization of a histidylated liposome for mRNA deliveryStructural and functional characterization of a histidylated liposome for mRNA delivery.Journal of Controlled Release (2025) Volume 379, pages 164-176, doi : 10.1016/j.jconrel.2025.01.010. doi: 10.1016/j.jconrel.2025.01.010.

Bourse Emergence@International

Federico Perche, lauréat d’une bourse Emergence@International (CNRS Chimie), est parti 2 semaines aux Etats-Unis pour y présenter 5 conférences sur ses travaux de recherche. Cela lui a permis d’échanger sur sa thématique et de créer de nouvelles collaborations et de mieux faire comprendre certains aspects de son travail. Il s’est rendu à l’Université de Californie (San Diego), à La Jolla Institute for Immunology (San Diego), à l’Arizona State University (Phoenix), à Texas A&M (Kingsville) et à l’Université de Chicago (« International Research Center » du CNRS).

Lire l'interview de Federico Perche par CNRS Chimie sur son projet RISCpep