Comment délivrer un médicament exactement là où il est nécessaire, tout en limitant les risques d’effets secondaires ? L’utilisation de nanoparticules pour encapsuler un médicament afin de le protéger ainsi que l’organisme jusqu’à ce qu’il atteigne son point d’action est de plus en plus étudiée. Cependant, cela nécessite d’identifier la bonne nanoparticule pour chaque médicament selon une série de paramètres précis.
Une équipe de l’Université de Genève (UNIGE) et de la Ludwig Maximilians Universität München (LMU) a réussi à développer une nanoparticule entièrement biodégradable capable de délivrer un nouvel anti-inflammatoire directement dans les macrophages, les cellules où se déclenchent les réactions inflammatoires incontrôlées, assurant son efficacité. De plus, les scientifiques ont utilisé une méthodologie de dépistage in vitro, limitant ainsi le besoin de tests sur les animaux.
Ces résultats, récemment publiés dans le Journal de la libération contrôléeouvrent la voie à un traitement anti-inflammatoire extrêmement puissant et ciblé.
L’inflammation est une réponse physiologique essentielle de l’organisme pour se défendre contre les agents pathogènes tels que les bactéries. Elle peut cependant devenir problématique lorsqu’elle se transforme en maladie chronique, comme dans les cancers, les maladies auto-immunes ou certaines infections virales.
De nombreux traitements existent déjà, mais leur action est souvent peu ciblée, des doses élevées sont nécessaires et les effets secondaires délétères sont fréquents. Les macrophages, grandes cellules immunitaires dont la fonction naturelle est d’absorber les pathogènes et de déclencher l’inflammation pour les détruire, sont souvent impliqués dans les maladies inflammatoires. Lorsqu’ils sont suractivés, ils déclenchent une réaction inflammatoire excessive qui se retourne contre le corps au lieu de le protéger.
Le nécrosulfonamide (NSA) est une nouvelle molécule qui inhibe la libération de plusieurs médiateurs pro-inflammatoires importants, constituant ainsi une avancée prometteuse pour réduire certains types d’inflammation. Cependant, étant de nature extrêmement hydrophobe, il se déplace mal dans la circulation sanguine et pourrait cibler de nombreux types de cellules, déclenchant des effets potentiellement toxiques.
« C’est pourquoi cette molécule n’est pas encore disponible en tant que médicament », explique Gaby Palmer, professeur au Département de médecine et au Centre de recherche sur l’inflammation de Genève à la Faculté de médecine de l’UNIGE, qui a codirigé l’étude. « L’utilisation d’une nanoparticule comme vaisseau de transport permettrait de contourner ces lacunes en délivrant le médicament directement dans les macrophages pour lutter contre la suractivation inflammatoire à l’endroit où elle commence. »
Trois nanoparticules au microscope
Les scientifiques ont testé différentes nanoparticules poreuses, les principaux critères étant une réduction de la toxicité et du dosage requis, ainsi que la capacité à libérer le médicament uniquement une fois que la nanoparticule a atteint l’intérieur des macrophages.
« Nous avons utilisé une technologie de criblage in vitro que nous avons développée il y a quelques années sur des cellules humaines et de souris. Cela nous fait gagner du temps et réduit considérablement le recours à des modèles animaux », explique Carole Bourquin, professeure aux Facultés des sciences de l’UNIGE (Institut des sciences pharmaceutiques de Suisse occidentale) et de médecine (Département d’anesthésiologie, pharmacologie, soins intensifs et urgences, Centre de recherche translationnelle en oncohématologie, Centre de recherche sur l’inflammation de Genève), qui a codirigé ces travaux à l’UNIGE. « Ainsi, seules les particules les plus prometteuses seront ensuite testées sur des souris, ce qui est un préalable aux essais cliniques sur l’homme. »
Trois nanoparticules très différentes et à forte porosité ont été examinées : une nanoparticule à base de cyclodextrine, une substance couramment utilisée dans les cosmétiques ou l’alimentation industrielle, une nanoparticule poreuse de phosphate de magnésium et enfin une nanoparticule poreuse de silice. « Le premier était moins satisfaisant dans le comportement d’absorption cellulaire, tandis que le second s’est avéré contre-productif : il a déclenché la libération de médiateurs pro-inflammatoires, stimulant la réaction inflammatoire au lieu de la combattre », explique Bart Boersma, doctorant dans le laboratoire de Carole Bourquin. et premier auteur de cette étude.
« La nanoparticule de silice poreuse, en revanche, répondait à tous les critères : elle était entièrement biodégradable, de la bonne taille pour être avalée par les macrophages, et était capable d’absorber le médicament dans ses nombreux pores sans le libérer trop tôt. l’effet anti-inflammatoire était remarquable. » L’équipe a ensuite reproduit ses tests en enrobant les nanoparticules d’une couche supplémentaire de lipide, mais sans plus d’avantages que les nanoparticules de silice seules.
Petites éponges de silice
D’autres nanoéponges de silice développées par l’équipe germano-suisse avaient déjà prouvé leur efficacité dans le transport de médicaments anti-tumoraux. « Ici, ils transportent un médicament très différent qui inhibe le système immunitaire », explique Carole Bourquin.
« La silice mésoporeuse se révèle de plus en plus comme une nanoparticule de choix dans le domaine pharmaceutique, car elle est très efficace, stable et non toxique. Néanmoins, chaque médicament nécessite un support sur mesure : la forme, la taille, la composition et la destination du les particules doivent être réévaluées à chaque fois. »
La combinaison de ce puissant médicament anti-inflammatoire et de ces nanoparticules de silice mésoporeuses montre une synergie prometteuse qui sera étudiée plus avant par l’équipe.
Plus d’information:
Bart Boersma et al, Inhibition de la libération d’IL-1β à partir de macrophages ciblés avec des nanoparticules poreuses chargées de nécrosulfonamide, Journal de la libération contrôlée (2022). DOI : 10.1016/j.jconrel.2022.09.063