Athérosclérose, entraînant un rétrécissement des artères et le développement de maladies cardiovasculaires, est la première cause de décès dans le monde. Jusqu'à maintenant, aucun traitement ne pouvait cibler exclusivement les zones malades, afin d'augmenter l'efficacité du médicament et de réduire les effets secondaires. Pour aider à combler ce fossé, un groupe de chercheurs suisses de l'UNIGE, Les HUG et l'Université de Bâle ont développé une véritable « bombe à retardement, ' un traitement qui permet de reconnaître les zones malades et de ne traiter qu'elles.
En Suisse, plus de 20, 000 personnes (37% de tous les décès) meurent chaque année de maladies cardiovasculaires causées par l'athérosclérose. Des options de traitement sont actuellement disponibles pour les personnes qui souffrent de la maladie mais aucun médicament ne peut cibler uniquement les zones malades, entraînant souvent des effets secondaires généralisés. Injection intraveineuse d'un vasodilatateur (substance qui dilate les vaisseaux sanguins), comme la nitroglycérine, dilate à la fois les vaisseaux malades et le reste de nos artères. La pression artérielle peut ainsi chuter, ce qui limiterait l'augmentation du débit sanguin souhaitée générée par la vasodilatation des vaisseaux malades et nécessaire par exemple lors d'une crise cardiaque.
Afin d'augmenter l'efficacité des traitements contre l'athérosclérose et de réduire les effets secondaires, une équipe de chercheurs de l'UNIGE, Les HUG et l'Université de Bâle ont développé des nanoconteneurs ayant la capacité de libérer leur contenu vasodilatateur exclusivement dans les zones malades.
La nanotechnologie en médecine
Bien qu'aucun biomarqueur spécifique de l'athérosclérose n'ait été identifié, il existe un phénomène physique inhérent à la sténose (le rétrécissement des vaisseaux sanguins) connu sous le nom de contrainte de cisaillement. Cette force résulte des fluctuations du flux sanguin induites par le rétrécissement de l'artère et est parallèle au flux sanguin. C'est en utilisant ce phénomène que l'équipe de chercheurs a mis au point une véritable « bombe à retardement », un nanoconteneur qui, sous la pression de la contrainte de cisaillement dans les artères sténosées, libérera son contenu vasodilatateur.
En réarrangeant la structure de certaines molécules (phospholipides) dans des nanoconteneurs classiques comme les liposomes, les scientifiques ont pu leur donner une forme lenticulaire par opposition à la forme sphérique normale. Sous forme de lentille, le nanoconteneur se déplace alors dans les artères saines sans se rompre. Ce nouveau nanoconteneur est parfaitement stable, sauf lorsqu'elles sont soumises à la contrainte de cisaillement des artères sténosées. Et c'est exactement l'intention de cette avancée technologique. Le contenu vasodilatateur n'est distribué que dans les artères sténosées, augmentant considérablement l'efficacité du traitement et réduisant les effets secondaires. "En bref, nous avons exploité un aspect jusque-là inexploré d'une technologie existante. Cette recherche offre de nouvelles perspectives dans la prise en charge des patients atteints de maladies cardiovasculaires, " explique Andreas Zumbuehl du Département de chimie organique de l'UNIGE.
"La nanomédecine est une discipline issue des nanosciences générales mais qui s'oriente vers la recherche médicale. La collaboration interdisciplinaire entre la chimie, la physique, la science fondamentale et la médecine clinique dans un environnement hautement technique pourraient conduire à une nouvelle ère de recherche, " précise Till Saxer des services de cardiologie et de médecine interne générale des HUG.
« La composante nano est présente dans toutes les disciplines, mais l'aspect le plus intéressant de la nanomédecine est sa vue d'ensemble permettant le développement de produits cliniques qui intègrent ce point de vue médical global dès le début des projets de recherche, " déclare Bert Müller, Directeur du Biomaterials Science Center (BMC) à Bâle.
Quand la chimie s'en mêle
Comment les scientifiques ont-ils réussi à modifier la forme des nanoconteneurs pour qu'ils ressemblent à une lentille ? En réarrangeant la structure des molécules, les chimistes de l'UNIGE ont remplacé la liaison ester qui relie les deux parties du phospholipide (tête et queue), avec une liaison amide, un composé organique qui favorise l'interaction entre les phospholipides. Une fois modifié, les molécules sont hydratées puis chauffées pour former une sphère liquide qui va se détendre pour se solidifier sous forme de lentille lors du refroidissement.
Les chercheurs ont ensuite modélisé le système cardiovasculaire à l'aide de tubes en polymère bloqués à des degrés divers pour représenter des artères saines et sténosées. Prochain, une pompe extracardiaque artificielle a été connectée à ces artères afin de reproduire la contrainte de cisaillement induite par le rétrécissement des vaisseaux. Le nanoconteneur a été injecté dans le système et des échantillons ont été prélevés dans les zones saines et sténosées. Il s'avère que le médicament actif a été retrouvé à des concentrations plus élevées dans les zones malades que dans les zones non malades et que les concentrations y étaient significativement plus importantes que si le médicament avait été distribué de manière homogène.
