La nanomédecine est confrontée à deux enjeux principaux :maîtriser la synthèse de vecteurs extrêmement petits contenant un ou plusieurs principes actifs et libérer ces agents au bon endroit au bon moment, sous des formes et doses contrôlées. Des chercheurs du Laboratoire de chimie des polymères organiques (Institut Polytechnique de Bordeaux, France) ont récemment encapsulé des nanovésicules dans des vésicules légèrement plus grosses. Cette structure de « poupée russe » imite l'organisation des compartiments cellulaires. Sa reproduction est un premier pas important vers le déclenchement de réactions contrôlées au sein de la structure de la cellule. Ces travaux ouvrent déjà de nouvelles possibilités en termes d'encapsulation multiple, réacteurs compartimentés et l'administration de vecteurs via de nouvelles voies d'administration (par exemple l'absorption orale). Ces résultats sont publiés le 27 janvier 2012, dans Angewandte Chemie Édition Internationale .

Les principaux nanovecteurs d'administration de médicaments qui ont été étudiés jusqu'à présent sont les vésicules lipidiques ou « liposomes ». Des analogues de ces vecteurs à base de polymères et appelés « polymersomes » ont été découverts il y a une dizaine d'années. Ils présentent plusieurs avantages par rapport aux liposomes :ils sont plus stables et imperméables, ils sont plus facilement « fonctionnalisés » et « modulés » (il est possible, par exemple, synthétiser des polymères thermosensibles ou des polymères reconnaissant des types particuliers de cellules, telles que les cellules tumorales en particulier). Au cours des 10 dernières années, l'équipe coordonnée par Sébastien Lecommandoux développe des polymersomes « intelligents » à partir de polypeptides dont les propriétés et les structures sont analogues à celles des virus.

Les chercheurs poussent maintenant plus loin ce mimétisme biologique et cette inspiration, en encapsulant des polymersomes les uns dans les autres. Cette compartimentation imite la structure des cellules, qui sont eux-mêmes composés de compartiments (petits organites internes, où des milliers d'interactions et de réactions ont lieu chaque jour) et un cytoplasme viscoélastique, conférant à la cellule une certaine stabilité mécanique. Cependant, former de tels polymersomes encapsulés de manière contrôlée n'est pas une mince affaire.

Les scientifiques ont réussi à le faire grâce à une nouvelle méthode d'émulsion/centrifugation rapide, facile, nécessitait peu de réactifs et s'est avéré très efficace. L'équipe a ensuite utilisé l'imagerie avec des marqueurs fluorescents pour démontrer la formation de structures dans lesquelles les polymersomes étaient encapsulés les uns dans les autres. La maîtrise de cette compartimentation permet d'envisager l'encapsulation de plusieurs composés (à l'intérieur de multiples polymersomes internes) au sein d'un même vecteur. C'est ce que les chercheurs ont ensuite démontré :ils ont encapsulé deux populations différentes de polymersomes internes dans un seul polymersome plus grand. Leurs résultats indiquent qu'il devrait être possible d'incorporer un nombre beaucoup plus important de vésicules différentes dans le vecteur. Ceci est très prometteur pour la vectorisation combinée, en oncologie par exemple, où la possibilité de délivrer différents principes actifs (dont certains pourraient sinon être incompatibles) via un seul vecteur serait un avantage majeur.

Ces nouvelles structures pourraient également être utilisées comme réacteurs compartimentés, en catalyse ou pour des applications biomédicales. Les chercheurs ont encapsulé trois molécules fluorescentes différentes (utilisées comme « molécules modèles de principe actif ») dans les trois compartiments compris dans ces structures :la membrane externe du polymersome, la cavité aqueuse du polymersome externe et la membrane interne du polymersome. Ainsi, il est désormais plausible d'encapsuler différents réactifs dans les différents compartiments des polymersomes ou de déclencher à volonté différentes réactions en cascade dans ces polymersomes.

En plus d'apporter une protection améliorée aux principes actifs encapsulés, cette approche de conditionnement facilite également le contrôle et permet une modulation plus précise des propriétés de perméabilité des vésicules. Les chercheurs ont modélisé cela dans une expérience impliquant la libération in vitro d'un agent anticancéreux, doxorubicine (DOX), incorporé dans des polymersomes encapsulés internes. La DOX a été libérée environ deux fois plus rapidement à partir de nanopolymères classiques que de tels polymères encapsulés dans un polymère externe plus grand.

Les chercheurs sont les premiers à avoir réalisé ce type de multiple, encapsulation contrôlée dans des vésicules compartimentées, notamment les polymères, qui imitent également le cytosquelette, reproduisant ainsi la structure de la cellule dans son intégralité. La prochaine étape sera d'utiliser ce système pour déclencher des réactions chimiques contrôlées en volumes attolitre (10 ^-18 litres), en milieu confiné.