Des progrès majeurs dans le développement de nouveaux nanomédicaments

Les nanomédicaments représentent une avancée révolutionnaire dans le domaine pharmaceutique, offrant des perspectives prometteuses pour le traitement de diverses maladies. À l’échelle nanométrique, ces médicaments présentent une efficacité accrue, permettant un ciblage précis des cellules malades tout en minimisant les effets indésirables. Grâce à leur taille réduite, les nanomédicaments peuvent franchir plus facilement les barrières biologiques, améliorant ainsi leur capacité à atteindre des sites spécifiques du corps. Les nanomédicaments contribuent également à améliorer la biodisponibilité des médicaments, prolongeant ainsi leur durée d’action. Cette caractéristique est cruciale pour le traitement des maladies chroniques nécessitant une administration régulière de médicaments.

Les nanomédicaments représentent une avancée révolutionnaire dans le domaine pharmaceutique, offrant des perspectives prometteuses pour le traitement de diverses maladies. À l’échelle nanométrique, ces médicaments présentent une efficacité accrue, permettant un ciblage précis des cellules malades tout en minimisant les effets indésirables. Grâce à leur taille réduite, les nanomédicaments peuvent franchir plus facilement les barrières biologiques, améliorant ainsi leur capacité à atteindre des sites spécifiques du corps. Les nanomédicaments contribuent également à améliorer la biodisponibilité des médicaments, prolongeant ainsi leur durée d’action. Cette caractéristique est cruciale pour le traitement des maladies chroniques nécessitant une administration régulière de médicaments.

Ces nanomédicaments, dix à cent fois plus petits qu’une cellule, encapsulent les molécules actives afin de les protéger de la dégradation dans le sang et de contrôler leur transport dans l’espace et dans le temps jusqu’à l’organe, le tissu ou la cellule malade.

Aujourd’hui, le secteur biomédical dispose d’un arsenal relativement important de nanovecteurs pour administrer des médicaments. Les nanovecteurs les plus fréquemment utilisés sont les liposomes, petites particules sphériques constituées d’une double couche de lipides qui enveloppent les différentes substances médicamenteuses à délivrer dans l’organisme.

Lorsque ces nanovecteurs lipidiques dits de première génération sont injectés dans la circulation sanguine, des protéines de type opsonine se fixent à leur paroi. Le nanovecteur dit « opsonisé » est alors reconnu par les récepteurs des macrophages du foie, qui le dégradent rapidement. Cela réduit considérablement la persistance des nanovecteurs dans le sang et compromet leur efficacité.

Ainsi, pour contourner ce problème, la surface des nanovecteurs est communément « décorée » avec un polymère synthétique appelé polyéthylène glycol (PEG). Ces nanovecteurs de deuxième génération dits « PEGylés » ne risquent plus d’être « modifiés » par les opsonines. Ils ne sont plus capturés et dégradés par les macrophages hépatiques et restent beaucoup plus longtemps dans la circulation sanguine.

Malgré la furtivité qu’il confère aux nanovecteurs, le PEG présente cependant des inconvénients majeurs qui limitent leur efficacité. En effet, le PEG ne permet pas aux nanovecteurs d’être captés efficacement par les cellules cibles et de libérer la molécule active après pénétration dans la cellule. De plus, le PEG peut être reconnu par le système immunitaire et conduire à la production d’anticorps anti-PEG susceptibles de déclencher une réponse immunitaire indésirable et exacerbée. C’est ce qu’on appelle le dilemme PEG.

Ces dernières années, la recherche dans le domaine des nanomédicaments s’est activement concentrée sur le développement de nouveaux polymères alternatifs au PEG. L’objectif est de conserver des propriétés furtives similaires au PEG tout en améliorant la capacité de pénétration cellulaire et la libération de la molécule active mais aussi en limitant l’immunogénicité.

C’est dans cet objectif que 3 laboratoires de recherche aux compétences complémentaires dans les domaines de la chimie (Dr Antoine Debuigne, Unité de Recherche CESAM – CERM), de la pharmacie (Pr. Géraldine Piel, LTB – CIRM) et de la biologie (Dr Denis Mottet, MAGE Lab – GIGA Institute) a mené un projet de recherche multidisciplinaire baptisé LIPEGALT financé en 2019 dans le cadre des Actions de Recherche Concertées (ARC) de l’Université de Liège.

Au terme de 4 années de recherche, les travaux de ce programme collaboratif ont permis de démontrer que 2 nouvelles familles de polymères – Poly(N-vinyl pyrrolidone) & Poly(N-méthyl-N-vinylacétamide) – peuvent être considérées comme de véritables alternatives à l’utilisation du PEG dans le développement de nouveaux nanomédicaments. En effet, ces 2 polymères sont très peu immunogènes par rapport au PEG et ne présentent pas de toxicité dans un organisme vivant. De plus, par rapport au PEG, le Poly(N-méthyl-N-vinylacétamide) greffé sur des nanovecteurs lipidiques améliore leur pénétration dans les cellules et permet une meilleure libération intracellulaire de la molécule active encapsulée.

Les résultats de cette recherche ont conduit à la publication d’articles scientifiques dans des revues scientifiques pertinentes telles que Journal of Controlled Release (JCR) et Advanced Healthcare Materials. La revue Advanced Healthcare Materials vient de mettre en avant ces recherches en les illustrant sur le Couverture de leur dernier périodique (illustration ©Adeline Deward – Illumine – www.illuminanescience.be).

Le côté original et innovant de ces travaux, et notamment la synthèse et l’utilisation de polymères de type Poly(N-méthyl-N-vinylacétamide), ont permis d’obtenir un brevet auprès de l’Office Européen des Brevets.

Encore un bel exemple de collaboration interdisciplinaire fructueuse entre les différents centres de recherche de l’ULiège !

Les références

Dérivés de poly(vinylpyrrolidone) comme alternatives au PEG pour l’administration furtive, non toxique et moins immunogène de lipoplexes contenant des siARN.
Berger M, Toussaint F, Djemaa SB, Laloy J, Pendeville H, Evrard B, Jérôme C, Lechanteur A, Mottet D, Debuigne A, Piel G. Libération du contrôle J. Septembre 2023 ; 361 : 87-101. est ce que je : 10.1016/j.jconrel.2023.07.031. Publication en ligne le 2 août 2023. ID PM : 37482343

Contacts

Denis Mottet (GIGA)

Géraldine Piel (CIRM)

Antoine Debuigne (CERM)