La photopharmacologie permet d’activer des médicaments dans des zones spécifiques du corps à l’aide de la lumière. Cette approche innovante consiste à modifier la structure chimique d’un médicament en ajoutant un commutateur moléculaire activé par la lumière, comme l’azobenzène. Cela permet d’activer le médicament uniquement lorsqu’il est exposé à une couleur de lumière spécifique, plutôt que dans l’obscurité.
Sur la base de ces principes, une équipe de chercheurs dirigée par l’Institut de Bio-ingénierie de Catalogne (IBEC) a développé des dérivés photoswitchables de la carbamazépine, un médicament antiépileptique largement utilisé en médecine pour lutter contre certains types de douleurs neuropathiques, comme la névralgie du trijumeau.
Ces composés, qui ont un effet analgésique lorsqu’ils sont activés par la lumière, sont capables d’inhiber les signaux nerveux localement et à la demande. Les dérivés synthétisés par les chercheurs sont activés à des longueurs d’onde correspondant à la couleur ambrée, ce qui leur permet de traverser les tissus et les os à l’aide de lampes halogènes classiques.
Les deux composés synthétisés, la carbazopine-1 et la carbadiazocine, présentent une activité photopharmacologique, permettant de contrôler de manière réversible l’activité des neurones hippocampiques et la locomotion des larves de poisson zèbre par la lumière. Ces expériences in vivo permettent d’observer des comportements liés à l’anxiété se traduisant par des mouvements de nage brusques.
Luisa Camerin, chercheuse à l’IBEC et première auteure de l’étude, explique : « Lorsque nous éclairons les larves qui ont absorbé ces composés avec une certaine longueur d’onde, le médicament est activé et les larves se déplacent plus rapidement. Si nous changeons de longueur d’onde, leur mouvement ralentit à nouveau, ce qui démontre l’effet réversible du composé sur le système nerveux. »
Extrait vidéo représentatif de la locomotion photocontrôlée des zèbres. Les animaux traités avec le véhicule (trace noire) présentent une activité de nage plus faible et des photoréponses presque absentes par rapport aux animaux intacts. Des photoréponses comportementales provoquées par la carbadiazocine (8) sont observées, la lumière de 420 nm augmentant la locomotion et la lumière de 500 nm la diminuant. Crédit : Institut de bio-ingénierie de Catalogne (IBEC)
La carbadiazocine a également démontré des propriétés analgésiques. « Dans les modèles de rats développés dans le laboratoire d’Esther Berrocoso de l’Université de Cadix, nous avons observé que la carbadiazocine avait un effet analgésique sur la douleur neuropathique sans aucun signe d’anesthésie, de sédation ou de toxicité. Ces résultats démontrent un traitement simple et convaincant avec une illumination non invasive », explique Pau Gorostiza, professeur de recherche ICREA, chercheur principal à l’IBEC et membre du CIBER-BBN.
Les douleurs neuropathiques sont causées par des lésions ou des maladies du système somatosensoriel, comme la radiculopathie lombaire (« sciatique »), la neuropathie diabétique et les douleurs postopératoires chroniques. Le traitement de ce type de douleur nécessite souvent des opioïdes, qui sont des analgésiques plus puissants que les AINS habituels, comme le paracétamol et l’ibuprofène. Cependant, leur utilisation est controversée en raison de leur efficacité variable, de la nécessité de doses élevées qui peuvent entraîner une tolérance et une dépendance, et d’effets secondaires systémiques tels que la constipation, les nausées, les étourdissements et la somnolence.
Dans ce contexte, les thérapies basées sur la lumière deviennent de plus en plus importantes en médecine en raison de leur capacité à cibler des régions spécifiques du corps, augmentant ainsi l’efficacité du traitement et réduisant les effets secondaires des médicaments systémiques.
L’équipe travaille déjà sur la prochaine étape de ce projet, qui consistera à activer les médicaments à l’aide de la lumière infrarouge, qui pénètre plus profondément dans les tissus, et à utiliser des sources lumineuses portables telles que des lasers ou des diodes électroluminescentes (LED).
Plus d’information:
Luisa Camerin et al, Analogues de carbamazépine photoswitchables pour la neuroinhibition non invasive in vivo, Chimie appliquée Édition internationale (2024). DOI: 10.1002/anie.202403636
Fourni par l’Institut de Bio-ingénierie de Catalogne (IBEC)