UNIVERSITÉ PARIS-SUD UNIVERSITÉ DE COCODY ECOLE DOCTORALE : INNOVATION THÉRAPEUTIQUE : DU FONDAMENTAL A L’APPLIQUÉ PÔLE : PHARMACOTECHNIE ET PHYSICO-CHIMIE PHARMACEUTIQUE DISCIPLINE : PHARMACOTECHNIE ET PHYSICO-CHIMIE PHARMACEUTIQUE ANNÉE 2011 - 2012 SÉRIE DOCTORAT N° 1168 THÈSE DE DOCTORAT soutenue le 14/06/2012 par Armelle Adjoua Sandrine AKA épse ANY-GRAH DEVELOPPEMENT DE SYSTEMES D’ADMINISTRATION ORIGINAUX DESTINES A LA PREVENTION DE LA CONTAMINATION PAR LE VIH CHEZ LA FEMME Directeur de thèse : Gilles PONCHEL Professeur des universités (Université Paris Sud-Châtenay-malabry) Co-directeurs de thèse : Kla Anglade MALAN Professeur titulaire (UFR SPB-Université de Cocody-Abidjan) Kawthar BOUCHEMAL Maître de conférences (Université Paris sud- Châtenay-malabry) Composition du jury : Florence AGNELY Professeur des universités (Châtenay-malabry) Président du jury Guido VANHAM Directeur de recherche (ITMA-Anvers-Belgique) Rapporteur Christine CHARRUEAU Maître de conférences (Université Paris Descartes) Rapporteur Gilles PONCHEL Professeur des universités (Châtenay-malabry) Directeur de thèse Kla Anglade MALAN Professeur titulaire (UFR SPB-Université de Cocody-Abidjan) Co-Directeur de thèse Kawthar BOUCHEMAL Maître de conférences (Université Paris-Sud - Châtenay-malabry) Co-Diercteur de thèse Armand KOFFI Maître-assistant (UFR SPB-Université de Cocody-Abidjan) Examinateur UNIVERSITÉ PARIS-SUD UNIVERSITÉ DE COCODY ECOLE DOCTORALE : INNOVATION THÉRAPEUTIQUE : DU FONDAMENTAL A L’APPLIQUÉ PÔLE : PHARMACOTECHNIE ET PHYSICO-CHIMIE PHARMACEUTIQUE DISCIPLINE : PHARMACOTECHNIE ET PHYSICO-CHIMIE PHARMACEUTIQUE ANNÉE 2011 - 2012 SÉRIE DOCTORAT N° 1168 THÈSE DE DOCTORAT soutenue le 14/06/2012 par Armelle Adjoua Sandrine AKA épse ANY-GRAH DEVELOPPEMENT DE SYSTEMES D’ADMINISTRATION ORIGINAUX DESTINES A LA PREVENTION DE LA CONTAMINATION PAR LE VIH CHEZ LA FEMME Directeur de thèse : Gilles PONCHEL Professeur des universités (Université Paris Sud-Châtenay-malabry) Co-directeurs de thèse : Kla Anglade MALAN Professeur titulaire (UFR SPB-Université de Cocody-Abidjan) Kawthar BOUCHEMAL Maître de conférences (Université Paris sud- Châtenay-malabry) Composition du jury : Florence AGNELY Professeur des universités (Châtenay-malabry) Président du jury Guido VANHAM Directeur de recherche (ITMA-Anvers-Belgique) Rapporteur Christine CHARRUEAU Maître de conférences (Université Paris Descartes) Rapporteur Gilles PONCHEL Professeur des universités (Châtenay-malabry) Directeur de thèse Kla Anglade MALAN Professeur titulaire (UFR SPB-Université de Cocody-Abidjan) Co-Directeur de thèse Kawthar BOUCHEMAL Maître de conférences (Université Paris-Sud - Châtenay-malabry) Co-Directeur de thèse Armand KOFFI Maître-assistant (UFR SPB-Université de Cocody-Abidjan) Examinateur DEVELOPPEMENT DE SYSTEMES D’ADMINISTRATION ORIGINAUX DESTINES A LA PREVENTION DE LA CONTAMINATION PAR LE VIH CHEZ LA FEMME DEDICACE « A TOUS CEUX ET TOUTES CELLES QUI VIVENT AVEC LE VIH ET QUI LUTTENT AU QUOTIDIEN POUR QUE LA FLAMME DE L’ESPOIR NE S’ETEIGNE PAS » AKA épse ANY-GRAH Armelle Adjoua Sandrine 2 DEVELOPPEMENT DE SYSTEMES D’ADMINISTRATION ORIGINAUX DESTINES A LA PREVENTION DE LA CONTAMINATION PAR LE VIH CHEZ LA FEMME IN MEMORIAM 2012 EST L’ANNEE DE L’ACCOMPLISSEMENT DE MES TRAVAUX DE THESE. 2012 EST L’ANNEE DE L’ACCOMPLISSEMENT DE VOTRE VIE SI FRUCTUEUSE. JE DESIRE PAR CE TRAVAIL RENDRE UN HOMMAGE PARTICULIER AU PROFESSEUR KONE MOUSSA EX-DOYEN DE LA FACULTE DE PHARMACIE DE COCODY-ABIDJAN. VOUS AVEZ ETE CELUI QUI M’A PRISE PAR LE BRAS POUR ME FAIRE ENTRER DANS LA VIE PROFESSIONNELLE EN ENCADRANT MA THESE D’EXERCICE. PUIS VOUS M’AVEZ PRISE SUR VOS EPAULES POUR ME FAIRE ENTRER DANS LA FAMILLE DES ENSEIGNANTS DE LA FACULTE DE PHARMACIE DE COCODY EN SIGNANT MA PRISE DE SERVICE. ENFIN VOUS M’AVEZ PROPULSEE VERS L’ACCOMPLISSEMENT DE CETTE THESE EN FACILITANT MES DEMARCHES ACADEMIQUES MALGRE VOTRE ETAT DE SANTE ET LES CONDITIONS DIFFICILES DE TRAVAIL LIEES A L’APRES GUERRE. QUE VOTRE ŒUVRE NE PERISSE JAMAIS. ET QUE LE TOUT PUISSANT QUE VOUS AVEZ SI FIDELEMENT SERVI VOUS ACCUEILLE DANS SON PARADIS CELESTE. AKA épse ANY-GRAH Armelle Adjoua Sandrine 3 DEVELOPPEMENT DE SYSTEMES D’ADMINISTRATION ORIGINAUX DESTINES A LA PREVENTION DE LA CONTAMINATION PAR LE VIH CHEZ LA FEMME PREFACE Je tiens avant toute chose à remercier tous ceux qui m’ont soutenue durant ces années de thèse. Au Professeur Gilles Ponchel que je remercie de m’avoir acceptée au sein de son équipe. Vous m’avez beaucoup appris aussi bien au sens humain que professionnel. Grâce à votre accueil, votre disponibilité et vos conseils avisés j’ai pu progresser durant ces années de thèse. Vous avez réussi à me communiquer votre passion pour la recherche et m’avez aidée à puiser en moi les ressources dont j’avais besoin pour mener à bien ce projet. Au Professeur Malan Kla Anglade qui a accepté de codiriger cette thèse. Je vous serais toujours reconnaissante de m’avoir octroyé votre confiance. Merci d’avoir pris de votre temps si précieux pour me guider et m’orienter. Votre bonne humeur et votre enthousiasme m’ont aidée à surmonter les difficultés. Merci pour votre soutient sans faille. Au Professeur Kablan Brou Jérôme mon supérieur hiérarchique et cher maître. Vous vous êtes toujours rendu disponible pour moi et n’avez jamais manqué de me faire bénéficier de vos sages conseils. Vous avez toujours su lire en moi et trouver les mots justes pour m’aider à prendre mes repères. Daignez accepter mes remerciements sincères et filiaux. Au Professeur Elias Fattal qui m’a accueillie tout d’abord dans son master et m’a encouragée à faire cette thèse. Je ne saurais assez vous remercier pour tout ce que vous avez fait pour moi. Je n’oublierai jamais votre aide décisive pour la fin de ma thèse alors qu’une guerre d’une inimaginable violence venait de secouer mon pays menaçant de me faire périr avec les miens. Ainsi j’ai pu trouver grâce à votre soutient la force de m’expatrier à nouveau pour achever cette belle œuvre déjà bien entamée. AKA épse ANY-GRAH Armelle Adjoua Sandrine 4 DEVELOPPEMENT DE SYSTEMES D’ADMINISTRATION ORIGINAUX DESTINES A LA PREVENTION DE LA CONTAMINATION PAR LE VIH CHEZ LA FEMME A vous Dr Armand Koffi je veux exprimer toute ma reconnaissance. C’est vous qui êtes à l’origine de ma carrière professionnelle à la Faculté de Pharmacie d’Abidjan. En effet vous m’avez donné l’opportunité de poursuivre ma formation depuis mon M2 à Châtenay-Malabry jusqu’à cette thèse, n’hésitant pas souvent à assumer mes charges académiques. Vous êtes pour moi un mentor et un modèle. J’espère vous rendre hommage par mon travail durant toute ma carrière universitaire. Au Docteur Kawthar Bouchemal avec qui j’ai appris au quotidien l’amour du travail bien fait. Je voudrais ici vous exprimer mon admiration devant autant de rigueur au travail, de courage et d’abnégation. Vous n’avez ménagé aucun effort ni aucun sacrifice pour que cette thèse se déroule dans de bonnes conditions. J’espère avoir été à la hauteur de la confiance que vous m’avez octroyée et vous souhaite une riche et heureuse carrière professionnelle ainsi qu’une vie familiale épanouie. A tous mes amis et collègues de la Faculté de Pharmacie d’Abidjan et de Châtenay-Malabry qui m’ont si bien entourée de leur affection et de leur aide. Je me suis sentie avec vous comme en famille. Je ne vous oublierai pas dans mes prières afin que vous receviez le centuple de ce que vous m’avez accordé. Plus particulièrement aux Docteurs José Lia, Amari Serges Antoine, Ismael Dally, N’Guessan Alain du Laboratoire de Pharmacie galénique d’Abidjan. Merci également à Dr Bony Nicaise, Dr Bosson-Vangah Henriette, Dr Fofié Yvette, Dr Konaté Abibatou, Dr Cablan Arsher. A toute l’équipe VI UMR CNRS 8612 : Bénédicte Pradines, Laura De Miguel, Olivier Cauchois, Sylvia Mazzaferro sans oublier Christelle, Magalie, Godefroy, Narimane et Ludovica. A tous les membres de l’équipe III et de l’équipe V plus particulièrement Amélie, Nadège, Rym et Nicolas. A mes supérieurs hiérarchiques du Ministère de la Santé: Monsieur Loukou Dia (DRH de la Santé), Pr Oulaï Soumahoro (Directeur de la DFR) , Pr Aké Michelle, Pr Yapi Désiré, Dr Mahama AKA épse ANY-GRAH Armelle Adjoua Sandrine 5 DEVELOPPEMENT DE SYSTEMES D’ADMINISTRATION ORIGINAUX DESTINES A LA PREVENTION DE LA CONTAMINATION PAR LE VIH CHEZ LA FEMME Ouattara, Dr Amin Yolande. Merci à vous et à vos collaborateurs. Je n’oublie pas tous mes amis, collègues et collaborateurs de la Direction de le Pharmacie et du Médicament d’Abidjan. C’est aussi grâce à vous tous que j’ai pu concrétiser mon projet. Merci à tous les experts qui ont contribué à la valeur scientifique de ce travail, notamment à : Florence AGNELY Université Paris-Sud 11, UMR CNRS 8612 « Physicochimie - Pharmacotechnie - Biopharmacie », Faculté de Pharmacie- Châtenay-Malabry pour son aide précieuse et sa disponibilité lors des études de rhéologie Loïc MARTIN CEA et ses collaborateurs, iBiTecS, Service d’Ingénierie Moléculaire des Protéines (SIMOPRO), Gif sur Yvette, pour leur appui scientifique et logistique Valérie NICOLAS, Université Paris-Sud, Plate-forme d’Imagerie Cellulaire de l’IFR 141-IPSIT, Faculté de Pharmacie-Châtenay-Malabry, pour son accueil chaleureux et ses conseils lors les travaux de vidéomicroscopie. Christian POÜS, Biochimie et Biologie Cellulaire – JE2493, Université Paris Sud, IFR 141, Faculté de Pharmacie-Châtenay-Malabry, pour son aide providentielle dans l’analyse des résultats de vidéomicroscopie. Vanessa Lievin-Le Moal, Université Paris-Sud, CNRS UMR 8076 « Biomolécules : Conception, Isolement, Synthèse Groupe Chimiothérapie Antiparasitaire », Faculté de Pharmacie-Châtenay- Malabry, pour avoir gentiment accepté de mener les études de culture cellulaire. Madeleine DJABOUROV, Laboratoire de Physique Thermique, ESPCI pour sa très fructueuse collaboration. Merci à mes rapporteurs : Dr Guido Vanham et Dr Christine Charrueau pour avoir gentiment accepté de juger cette thèse. AKA épse ANY-GRAH Armelle Adjoua Sandrine 6 DEVELOPPEMENT DE SYSTEMES D’ADMINISTRATION ORIGINAUX DESTINES A LA PREVENTION DE LA CONTAMINATION PAR LE VIH CHEZ LA FEMME Merci à tous mes amis en Côte d’Ivoire, en France, au USA et au Canada pour votre disponibilité et votre soutient. Merci pour les bons moments passés ensemble, pour les coups de fil et les messages. Vous m’avez apporté beaucoup de réconfort et de joie durant ces années de dur labeur et de sacrifices. Merci également au Curé de la Paroisse de Saint-Brice-sous-Forêt, le Père Victor Djelou et à ses paroissiens pour tous les bienfaits dont ma famille et moi avons bénéficié durant notre séjour lors de cette dernière année de thèse. Enfin je ne saurais terminer sans saluer les miens : Merci à mon père et à ma mère : Assaffoua et Virginie, de m’avoir appris à être courageuse et à persévérer dans la vie malgré les difficultés. Merci pour vos encouragements et vos prières. Merci à mes frères et sœurs Pierre, Linda, Stéphane et Marie-Christelle avec qui j’ai partagé au quotidien mes joies et mes difficultés. Merci à tous pour vos encouragements et vos prières. Merci à mes cousins et cousines notamment Paul Ahiba et sa femme Marie-Laure. Merci à mes oncles et tantes. Merci également à mes beaux-parents, belles-sœurs et beaux-frères. Merci pour votre amour et votre soutient sans lesquels je n’aurais pu tenter cette palpitante et enrichissante aventure. Dr Aka Olivier, mon grand frère par adoption merci également à toi que Dieu vous bénisse toi et ta petite famille. Merci à Christian Hector Théodule, mon très tendre époux pour sa patience et ses sacrifices. Tu n’a jamais essayé de m’empêcher de réaliser cette œuvre, au contraire tu m’as encouragée et soutenue malgré les longs mois passés seul avec nos enfants Marie-Camille et Franck-Owen. Merci à vous, merci à toi pour cette incommensurable preuve d’amour. QUE LE TOUT PUISSANT VOUS BENISSE ET VOUS RENDE AU CENTUPLE CE QUE VOUS AVEZ FAIT POUR MOI AKA épse ANY-GRAH Armelle Adjoua Sandrine 7 DEVELOPPEMENT DE SYSTEMES D’ADMINISTRATION ORIGINAUX DESTINES A LA PREVENTION DE LA CONTAMINATION PAR LE VIH CHEZ LA FEMME RESUME Pour être pleinement efficace, une formulation microbicide topique doit empêcher l’interaction du virus avec les cellules cibles. Pour cela, notre stratégie a été d’imaginer une formulation capable de constituer simultanément une barrière physique et pharmacologique, opposée à l’entrée des particules virales dans l’organisme. Dans ce cadre, nous avons sélectionné des hydrogels thermosensibles et muco-adhésifs à base de pluronics et nous les avons associés à un peptide anti- VIH, le M48U1 développé par le CEA (Equipe Dr Loïc Martin). Ce peptide est un mime du récepteur CD4 porté par certaines cellules immunitaires, connu pour interagir avec la protéine d’enveloppe gp120 du VIH Deux formulations thermogélifiantes et mucoadhésives fondées sur l’emploi de copolymères à bloc d’oxyde d’éthylène et d’oxyde de propylène, associés à de l’hydroxypropyl méthylcellulose ont été sélectionnées, respectivement constituées de F127/HPMC (20/1)% m/m et de F127/F68/HPMC (22,5/2,5/1) % m/m. Dans un premier temps, nous avons déterminé les propriétés rhéologiques et mucoadhésives de ces formulations par des techniques de caractérisation rhéologique et des mesures extensométriques de l’adhésion sur muqueuse vaginale de porc. Ce premier travail a permis de prendre en compte certaines exigences spécifiques de la voie vaginale. En effet, la cavité vaginale est caractérisée par son pH physiologique acide (4,5-5,5) et par la présence d’un fluide physiologique. Il est donc important que la formulation des hydrogels tienne compte de l’influence de ce fluide au moment de l’administration dans la cavité vaginale, afin de contrer d’éventuelles pertes de viscosité et d’adhésivité en raison même de la dilution locale. Nous avons ainsi pu vérifier que nos formulations résistaient de façon satisfaisante à la dilution par le fluide vaginal simulé. De ce point de vue, la formulation constituée d’un mélange de pluronics F127/F68/HPMC AKA épse ANY-GRAH Armelle Adjoua Sandrine 8 DEVELOPPEMENT DE SYSTEMES D’ADMINISTRATION ORIGINAUX DESTINES A LA PREVENTION DE LA CONTAMINATION PAR LE VIH CHEZ LA FEMME (22,5/2,5/1)% m/m a présenté des propriétés élastiques et mucoadhésives meilleures que celle à base de F127/HPMC (20/1)% m/m. Ceci pourrait s’expliquer par sa concentration plus élevée en pluronics. Afin de mieux expliquer les résultats observés, la structure des hydrogels formulés a été analysée par diffraction (diffusion) des rayons X aux petits angles et des études en micro-DSC ont été menées. Pour démontrer la capacité de ces hydrogels ainsi formulés à constituer une barrière physique vis-à-vis de l’infection par le virus, nous avons utilisé une technique originale consistant à évaluer la diffusivité de particules modèles des particules virales dans ces hydrogels. Dans ce but, pour d’évidentes raisons de sécurité, des nanoparticules de polystyrène carboxylées fluorescentes ont été choisies en raison de leur taille avoisinant celle des particules du VIH-1 mature. La mobilité de ces particules dans nos hydrogels a été observée par vidéomicroscopie (Plateforme d’imagerie de l’IPSIT). Ces travaux ont montré un important effet de ralentissement de la diffusion des particules comparativement à plusieurs contrôles, dont notamment un hydrogel d’hydroxyéthyl cellulose (HEC à 1,5% m/m), classiquement utilisé dans plusieurs formulations microbicides topiques anti-VIH testées dans divers essais cliniques. Par ailleurs, la diffusibilité des particules modèles dans le mucus cervico-vaginal non ovulatoire de Cynomolgus macaque, a également été évaluée. Ainsi, la diffusivité effective des nanoparticules était respectivement 1320 et 590 fois plus lente dans les deux hydrogels F127/HPMC (20/1)% m/m et F127/F68/HPMC (22,5/2,5/1)% m/m en comparaison avec l'hydroxyéthylcellulose (HEC) 1,5% m/m. Par rapport au mucus cervico- vaginal de macaque, elle était respectivement 3 et 1,4 fois plus lente. Il est à noter que le mucus étant un milieu très hétérogène, les particules y ont présenté deux types de mobilité. Tandis que certaines particules étaient quasiment immobiles, d’autres présentaient un mouvement quasi- brownien. En ce qui concerne les différences entre formulations, il est très vraisemblable que AKA épse ANY-GRAH Armelle Adjoua Sandrine 9