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Nanomédecine et cerveau : un verrou pour les nanoparticules a sauté

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Un groupe de médecins et de chercheurs de la célèbre Johns Hopkins University School of Medicine a trouvé le moyen de faciliter la diffusion de certaines nanoparticules dans le cerveau. Recouvertes de polymère, ces nanoparticules pourraient délivrer plus efficacement des substances actives aux cellules et aider à combattre des cancers.

La barrière hématoencéphalique, dont le rôle est de protéger le cerveau, est un obstacle lorsque l'on veut utiliser des nanoparticules pour apporter un traitement directement à des cellules nerveuses malades. Même quand cette barrière est franchie, il reste une difficulté pour faire diffuser efficacement ces nanoparticules à l'intérieur du cerveau. En les recouvrant de polyéthylène-glycol, ce problème peut être contourné. © Sebastian Kaulitzki/shutterstock.com
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Depuis quelques années, on place de grands espoirs dans la nanomédecine. On étudie par exemple de quelle manière des nanoparticules peuvent aider à faire pénétrer des substances actives dans les cellules de différents organes. On espère ainsi étendre la panoplie des traitements dont on dispose pour guérir des patients atteints de cancers ou augmenter l'efficacité de ceux que l'on connait déjà.

Un groupe de médecins américains qui s'est lancé dans l'étude du potentiel de la nanotechnologie en médecine vient de publier dans Science un article qui illustre bien les progrès de la nanomédecine.

Le problème auquel étaient confrontés les chercheurs était bien connu des neuro-oncologues cherchant à utiliser des nanoparticules en chimiothérapie. Pour rendre ces traitements efficaces, il faut que des nanoparticules de tailles suffisamment grandes pénètrent en profondeur dans le cerveau. Or, jusqu'à présent, seules des nanoparticules de moins de 64 nanomètres (nm) de diamètre peuvent efficacement diffuser dans le cerveau. Malheureusement, pour des thérapies contre les cancers du cerveau, les médecins ont besoin de nanoparticules d'un diamètre supérieur.

Image obtenue en temps réel de la diffusion des nanoparticules dans le cerveau d'un rongeur. Recouvertes de polyéthylène-glycol (en vert), les nanoparticules diffusent plus rapidement que celles qui en sont dépourvues (en rouge). © Elizabeth Nance, Graeme Woodworth, Kurt Sailor

Le fluide constituant le milieu extracellulaire entre les neurones du cerveau est plutôt visqueux et ses propriétés d'adhésion sont similaires à celles des mucus. Pour contrer ces propriétés, les « nanomédecins » ont eu l'idée d'utiliser du polyéthylène-glycol (PEG). Ce polymère bien connu, peu toxique, est biocompatible. On l'utilise d'ailleurs comme dispersant dans des pâtes dentifrices et comme additif alimentaire en tant qu'agent antimoussant.

Un lubrifiant pour des nanoparticules dans le cerveau

L'astuce consiste à recouvrir de PEG les nanoparticules vectrices de substances actives contre les tumeurs. Le revêtement de polyéthylène-glycol agit alors comme un bouclier contre les propriétés hydrophobes des cellules nerveuses qui ont tendance à coller les nanoparticules sur leurs membranes. Tout se passe donc comme si on avait ajouté une sorte de lubrifiant.

Les chercheurs ont alors constaté que des nanoparticules dont la taille pouvait atteindre 114 nm pouvaient diffuser facilement dans le cerveau. Actuellement, au-dessus de ce seuil, les problèmes liés à la viscosité du liquide extracellulaire réapparaissent. Toutefois, il se pourrait bien que cette technique permette de monter jusqu'à 200 nm.

Pour le moment, les tests effectués sur des cerveaux de souris vivantes et des cerveaux de rats disséqués ont été concluants avec des nanoparticules d'un diamètre maximal de 100 nm. Mais avant de passer à des applications médicales chez l'Homme, des études cliniques doivent être menées. On sait en effet que les nano-objets, comme certaines nanoparticules et certains nanotubes, ne sont pas sans danger pour la santé. Si ces tests ce révélaient concluants, on pourrait donc disposer de nouveaux moyens curatifs en cas de cancer, d'AVC ou inflammation de l'encéphale.

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