Quand les nanotechnologies se rapprochent du cerveau
De récentes recherches nous ont permis de découvrir une nouvelle méthode de vectorisation adaptée aux traitements de maladies du cerveau, qui sont généralement difficiles à cibler. Des chercheurs Singapouriens ont développé en avril 2009, un peptide amphiphile capable de former des micelles. Cette nouvelle méthode de traitement ciblée serait une avancée conséquente dans le domaine des maladies difficiles à traiter. Mais comment ces nanoparticules vont-elles permettre un traitement plus efficace que les traitements actuels ?
La méningite peut être une infection virale ou bactérienne des méninges1, se traduisant par des symptômes particuliers tels que de la fièvre, des raideurs dans la nuque, des vomissements, des maux de tête ou encore des tâches hémorragiques sous la peau. Le type de la méningite est par la suite déterminé grâce à une ponction lombaire pour l’analyse du liquide céphalorachidien (LCR). Chaque année, 1,2 million de cas de méningites bactériennes sont comptabilisés à travers le monde.
Le premier type de méningites, retrouvé dans 80 % des cas, est causé par un virus, et plus rarement par un champignon. Ces méningites virales restent bénignes et savent, de nos jours, être correctement traitées. Dans le cas des méningites d’origine bactérienne (20 % des cas), les traitements sont plus délicats. Ce type reste très dangereux et peut provoquer des lésions cérébrales voire aller jusqu’à entraîner la mort (8 à 10 %).
Une fois ces méningites diagnostiquées, des traitements antibiotiques peuvent être prescrits chez les patients atteints par une bactérie, afin de palier rapidement le problème. Pour ce qui est des autres cas, divers vaccins, de plus en plus généralisés surtout chez les nourrissons, peuvent être utilisés comme celui contre les méningites de l’Haemophilus influenzae depuis 1992. Enfin, les méningites virales ne disposent d’aucun traitement particulier. Elles s’estompent naturellement avec le temps.
Mais malgré les solutions qui furent trouvées pour le traitement des méningites, le problème se pose in vivo pour les infections bactériennes. En effet, les antibactériens permettant de lutter contre les bactéries en cause ne peuvent passer la barrière hémato-encéphalique2 (BHE) où sont installées ces bactéries et donc traiter la maladie. Un des moyens de lutte pourrait bien venir des nanotechnologies si l’on en croit un article publié dans Nature Nanotechnology*.
Les nanoparticules développées par l’équipe de Yi-Yan Yang*, appelées CG3R6TAT, possèdent trois atouts : une charge positive, une efficacité antimicrobienne et la capacité de former des micelles qui passent à travers la BHE. Ce dernier atout reste délicat car il est essentiel de ne pas endommager le cerveau ou de le contaminer avec des particules étrangères.
Il a été remarqué que ces nanoparticules, à partir d’une certaine concentration, avaient une grande facilité à s’assembler d’elles-mêmes en micelles, créant ainsi un moyen de vectorisation de molécules médicamenteuses et une structure organisée.
La charge postive du peptide favorise fortement les interactions électrostatiques avec les bactéries, mais également avec les champignons et les levures. Grâce à cela, on peut obtenir un ciblage de l’agent pathogène.
Du point de vue de l’activité microbienne, il a été découvert que la séquence TAT du peptide a la capacité d’inhiber une bactérie. Cependant, son efficacité est moindre à côté de celle des résidus arginines qui composent les nanoparticules. Plus le peptide est riche en arginine, plus la concentration minimale inhibitrice3 est réduite. L’alliance des deux permet donc d’accroître considérablement l’action antimicrobienne de ces nanoparticules.
Le TAT étant une séquence d’aminoacide issue du VIH, permettant la translocation membranaire, c’est lui qui permettra au peptide de traverser la BHE. Cette translocation est de plus favorisée par les charges cationiques des nanoparticules. A la suite des tests in vitro de ces peptides, les chercheurs ont remarqué qu’ils peuvent entraîner la lyse des cellules microbiennes tout en limitant l’hémolyse qui est une conséquence indésirable et fréquente lors de l’usage des peptides cationiques. Ce traitement efficace est sans effets secondaires importants sur l’organisme et permet de progresser vers un moyen infaillible de neutraliser tous les types de méningites.
Ces nanoparticules auraient donc la capacité de lutter contre diverses infections de manière sûre et efficace. La question serait maintenant de savoir si une telle technique pourrait s’appliquer à d’autres maladies du cerveau comme les encéphalites et pourquoi pas des maladies neurodégénératives. En tout cas, nous n’avons plus d’excuses pour ne pas nous creuser les méninges !
Julie MAES, Charlotte PELOSO, Gaëlle-Anne THILLAYE, étudiantes de Sup’Biotech, promotion 2013.
Notes :
1 enveloppe recouvrant la totalité de la boite crânienne sur trois couches
2 barrière protégeant le cerveau en filtrant la circulation sanguine qui deviendra le LCR
3 concentration minimale nécessaire d’un antibiotique pour inhiber la croissance d’une couche de bactéries in vitro
* Lihong Liu, Kaijin Xu, Huaying Wang, Jeremy Tan P.K., Weimin Fan, Subbu S. Venkatraman, Lanjuan Li and Yi-Yan Yang - "Self-assembled cationic peptide nanoparticles as an efficient antimicrobial agent" - Nature Nanotechnology - 14 Mai 2009
