L'utilisation de nanoparticules — petites, éléments de la taille d'un virus développés dans des conditions de laboratoire - est de plus en plus répandu dans le monde de la biomédecine. Cette technologie en évolution rapide offre de l'espoir pour de nombreuses applications médicales, que ce soit pour le diagnostic ou les thérapies. En oncologie, par exemple, le nombre croissant de recherches suggère que, grâce aux nanoparticules, le traitement deviendra bientôt plus précis, plus efficace et moins douloureux pour les patients. Cependant, la façon dont les nanoparticules interagissent avec le système immunitaire est restée floue et imprévisible jusqu'à récemment, restreindre leur usage médical potentiel. Aujourd'hui, des chercheurs des universités de Genève (UNIGE) et de Fribourg (UNIFR), La Suisse, sont proches de résoudre le problème :ils ont mis au point une méthode de criblage rapide pour sélectionner les nanoparticules les plus prometteuses, accélérant ainsi le développement de futurs traitements. En moins d'une semaine, ils sont capables de déterminer si les nanoparticules sont compatibles ou non avec le corps humain, une analyse qui nécessitait auparavant plusieurs mois de travail. Cette découverte, qui est décrit dans le journal Nanoéchelle , peut bien conduire au rapide, développement sûr et moins coûteux des nanotechnologies appliquées à la médecine.

Les nanoparticules mesurent entre un et 100 nanomètres, environ la taille d'un virus. Leur très petite taille signifie qu'ils ont le potentiel d'être utilisés dans un large éventail d'applications médicales :servir de marqueurs pour le diagnostic, par exemple, ou délivrer des molécules thérapeutiques à l'endroit exact dans le corps où le médicament est censé agir. Cependant, avant d'être appliqué au domaine médical, les nanoparticules doivent prouver (i) qu'elles sont sans danger pour le corps humain et (ii) qu'elles sont capables de contourner le système immunitaire pour avoir un effet. "Les chercheurs peuvent passer des années à développer une nanoparticule, sans savoir quel impact cela aura sur un organisme vivant, " explique Carole Bourquin, professeur aux facultés de médecine et des sciences de l'UNIGE et chef de projet. « Il y avait donc un réel besoin de concevoir une méthode de criblage efficace qui puisse être mise en œuvre dès le début du processus de développement. En effet, si les nanoparticules ne sont pas compatibles, plusieurs années de recherche ont tout simplement été gâchées."

Les macrophages orchestrent la réponse immunitaire

Lorsqu'un élément étranger - tout élément étranger - pénètre dans le corps, le système immunitaire est activé. Les macrophages se trouvent toujours en première ligne, de grosses cellules qui « ingèrent » les envahisseurs et déclenchent la réponse immunitaire. Les nanoparticules n'échappent pas à cette règle. La façon dont les macrophages réagissent à la nanoparticule étudiée prédit alors la biocompatibilité du produit. « Quand vous commencez à développer une nouvelle particule, il est très difficile de s'assurer que la recette est exactement la même à chaque fois, " précise Inès Mottas, le premier auteur. « Si nous testons différents lots, les résultats peuvent différer. D'où notre idée de trouver un moyen de tester les trois paramètres simultanément - et sur le même échantillon - pour établir la biocompatibilité du produit :sa toxicité, sa capacité à activer le système immunitaire, et la capacité des macrophages à les ingérer."

La nanoparticule médicale idéale ne doit donc pas être toxique (elle ne doit pas tuer les cellules); ne doit pas être entièrement ingéré par les macrophages (afin qu'il conserve son pouvoir d'action); et devrait limiter l'activation du système immunitaire (pour éviter les effets secondaires indésirables).

Évaluer les trois éléments clés simultanément

Jusqu'à maintenant, évaluer la biocompatibilité des nanomatériaux était une tâche laborieuse qui a pris plusieurs mois et a posé des problèmes de reproductibilité, car tous les tests n'ont pas été effectués sur le même lot de particules. Le professeur Bourquin et son équipe ont utilisé la cytométrie en flux pour poser un diagnostic sur les trois éléments essentiels de manière sûre et standardisée, et en un temps record. « Les macrophages sont mis en contact avec les nanoparticules pendant 24 heures, et sont ensuite passés devant les faisceaux laser. La fluorescence émise par les macrophages permet de les compter et de caractériser leurs niveaux d'activation. Puisque les particules elles-mêmes sont fluorescentes, on peut aussi mesurer la quantité ingérée par les macrophages. Notre process nous permet de tester les trois éléments simultanément, et nous n'avons besoin que d'une très petite quantité de particules, " poursuit Mottas. " Nous pouvons obtenir un diagnostic complet de la nanoparticule qui nous est soumise en deux ou trois jours. "

La méthode imaginée à Genève et Fribourg s'inscrit dans le cadre des travaux menés au sein des Pôles Nationaux de Compétences en Recherche (PRN) "Matériaux Bio-Inspirés", et est déjà un grand succès auprès des scientifiques qui s'efforcent de développer de nouvelles particules. Il focalise leur travail en leur permettant de sélectionner rapidement les particules les plus prometteuses. En plus d'avoir un impact financier sur le coût de la recherche, cette nouvelle approche limite également le recours à l'expérimentation animale. Par ailleurs, elle ouvre la porte à la prise en charge de plus en plus personnalisée de certaines pathologies. Par exemple, en testant les nanoparticules sur des cellules tumorales isolées d'un patient particulier, il devrait théoriquement être possible d'identifier le traitement le plus efficace. Seul le temps dira si cette hypothèse est confirmée dans la pratique.