De nouveaux résultats de recherche de l'Université du Texas à Dallas dévoilent comment les reins filtrent les particules d'ingénierie ultra-petites, ce qui peut conduire à de nouvelles voies de développement de thérapies ciblées pour la détection et le traitement des maladies rénales et des cancers.

L'équipe, dirigé par le Dr Jie Zheng, professeur agrégé de chimie à la Faculté des sciences naturelles et mathématiques, synthétisé une série de nanoclusters d'or avec des nombres spécifiques d'atomes, créant différentes tailles de particules d'or. Ils ont étudié comment le rein élimine chacune des particules, qui sont inférieurs à 1 nanomètre, du corps.

"Nous avons été surpris de constater que les plus petites nanoparticules d'or étaient filtrées quatre à neuf fois plus lentement que quelques nanoparticules plus grosses au stade de l'élimination précoce, ", a déclaré Zheng. "Ces résultats aident à améliorer davantage notre compréhension de la filtration rénale dans le régime sub-nanométrique et montrent avec quelle précision le rein peut répondre aux nanoparticules ultra-petites. Nous espérons que ces nouvelles connaissances pourront potentiellement aider à la création de thérapies pouvant cibler les maladies rénales. »

L'équipe a identifié un filtre de coupure de taille qui emprisonne les petites nanoparticules mais permet aux plus grosses particules de traverser rapidement. Les résultats apparaissent dans le journal Nature Nanotechnologie .

"L'imagerie aux rayons X du corps entier des différentes particules d'or a clairement montré leurs différents taux de transport du rein à la vessie, " a déclaré Zheng.

La plus petite particule d'or a été éliminée par les reins dans la vessie beaucoup plus lentement que les plus grosses, ce qui semble contre-intuitif à notre compréhension du fonctionnement des reins.

« Dans nos manuels de physiologie, ce que l'on sait souvent, c'est que les plus petites particules sont éliminées plus rapidement que les grosses, ce qui est vrai pour les particules supérieures à 1 nanomètre, " dit Zheng. " Cependant, une fois que les nanoparticules sont plus petites que cela, cette loi d'échelle de taille change.

Les chercheurs se sont concentrés sur le glomérule, un réseau de capillaires qui forment une unité de base du système de filtration des reins. La barrière de filtration glomérulaire est une structure multicouche à travers laquelle le plasma sanguin est filtré. En comparant la distribution des nanoparticules dans le glomérule, les chercheurs ont découvert qu'une couche en particulier, le glycocalyx endothélial glomérulaire, emprisonne plus facilement les plus petits nanoclusters d'or.

Le glycocalyx n'est pas seulement un composant majeur du glomérule, il tapisse également largement les vaisseaux sanguins où les chercheurs ont découvert des tendances similaires dans les taux de filtration.

Cette observation fournit de nouvelles perspectives pour le diagnostic de maladies telles que l'insuffisance rénale chronique et l'athérosclérose, qui est causée par des dépôts graisseux dans les parois des vaisseaux sanguins.

Les nanoparticules ont de nombreuses applications biomédicales potentielles, comme l'aide au diagnostic et au traitement du cancer. Le groupe de Zheng a découvert que la réduction de la taille des particules dans la plage sub-nanométrique pourrait être une stratégie précieuse pour améliorer les capacités de ciblage des tumeurs de la nanomédecine.

"La compréhension globale de la façon dont le corps interagit avec les nanoparticules d'ingénierie, surtout en régime sub-nanométrique, pourrait potentiellement apporter de futures percées à la nanomédecine dans le domaine de l'efficacité du traitement du cancer, " dit Bujie Du, Doctorant à l'UT Dallas et auteur principal de l'article. "Cela aide également à ouvrir la voie aux futures applications médicales de la nanomédecine ultra-petite."

Du a passé quatre ans à travailler sur le projet avec ses collègues chercheurs de l'UT Dallas.

"Nous avons certainement beaucoup appris sur le fonctionnement du rein au cours de ce long voyage, et je suis très heureux de voir que le travail acharné a été récompensé, " elle a dit.

Les autres auteurs du groupe de recherche de Zheng étaient les étudiants diplômés de l'UT Dallas Xingya Jiang et Qinhan Zhou et le professeur assistant de recherche Dr Mengxiao Yu.

"L'importante découverte a été rendue possible grâce à la collaboration avec le professeur Rongchao Jin et son étudiante Anindita Das de l'Université Carnegie Mellon, " a déclaré Zheng. "Nous avons une grande équipe."