Des ingénieurs de l'Université de Californie à San Diego ont mis au point des « nano-éponges » neutrophiles capables d'absorber et de neutraliser en toute sécurité une variété de protéines qui jouent un rôle dans la progression de la polyarthrite rhumatoïde. Les injections de ces nanoéponges ont traité efficacement la polyarthrite rhumatoïde sévère dans deux modèles murins. L'administration précoce des nanoéponges a également empêché le développement de la maladie.

L'ouvrage est publié le 3 septembre dans Nature Nanotechnologie .

"Les nanoéponges sont un nouveau paradigme de traitement pour empêcher les molécules pathologiques de déclencher des maladies dans le corps, " a déclaré l'auteur principal Liangfang Zhang, professeur de nano-ingénierie à la UC San Diego Jacobs School of Engineering. "Plutôt que de créer des traitements pour bloquer quelques types spécifiques de molécules pathologiques, nous développons une plateforme qui peut en bloquer un large spectre, et de cette façon, nous pouvons traiter et prévenir les maladies de manière plus efficace et efficiente. »

Ce travail est l'un des derniers exemples de nanoéponges thérapeutiques développées par le laboratoire de Zhang. Zhang, qui est affilié à l'Institute of Engineering in Medicine et au Moores Cancer Center de l'UC San Diego, et son équipe ont précédemment développé des nanoéponges de globules rouges pour combattre et prévenir les infections à SARM et des nanoéponges de macrophages pour traiter et gérer la septicémie.

Les nouvelles nanoéponges sont des nanoparticules de polymère biodégradable enrobées des membranes cellulaires des neutrophiles, un type de globule blanc.

Les neutrophiles sont parmi les premiers intervenants du système immunitaire contre les agents pathogènes envahissants. Ils sont également connus pour jouer un rôle dans le développement de la polyarthrite rhumatoïde, une maladie auto-immune chronique qui provoque une inflammation douloureuse des articulations et peut finalement endommager le cartilage et le tissu osseux.

Lorsque la polyarthrite rhumatoïde se développe, les cellules des articulations produisent des protéines inflammatoires appelées cytokines. La libération de cytokines signale aux neutrophiles d'entrer dans les articulations. Une fois là, les cytokines se lient aux récepteurs sur les surfaces des neutrophiles, en les activant pour libérer plus de cytokines, qui à son tour attire plus de neutrophiles vers les articulations et ainsi de suite.

Les nanoéponges étouffent essentiellement cette cascade inflammatoire dans le bourgeon. En agissant comme de minuscules leurres de neutrophiles, ils interceptent les cytokines et les empêchent de signaler encore plus de neutrophiles aux articulations, réduire l'inflammation et les dommages articulaires.

Ces nanoéponges offrent une alternative prometteuse aux traitements actuels de la polyarthrite rhumatoïde. Certains médicaments à base d'anticorps monoclonaux, par exemple, ont aidé les patients à gérer les symptômes de la maladie, mais ils fonctionnent en neutralisant uniquement des types spécifiques de cytokines. Ce n'est pas suffisant pour traiter la maladie, dit Zhang, car il y a tellement de types différents de cytokines et de molécules pathologiques impliquées.

"La neutralisation d'un ou deux types pourrait ne pas être aussi efficace. Notre approche consiste donc à prendre des membranes cellulaires neutrophiles, qui possèdent naturellement des récepteurs pour lier tous ces différents types de cytokines, et les utiliser pour gérer toute une population de molécules inflammatoires, " dit Zhang.

"Cette stratégie élimine le besoin d'identifier des cytokines spécifiques ou des signaux inflammatoires dans le processus. En utilisant des membranes cellulaires neutrophiles entières, nous coupons tous ces signaux inflammatoires à la fois, " a déclaré le premier auteur Qiangzhe Zhang, un doctorat étudiant dans le groupe de recherche du professeur Liangfang Zhang à l'UC San Diego.

Pour fabriquer les nanoéponges neutrophiles, les chercheurs ont d'abord développé une méthode pour séparer les neutrophiles du sang total. Ils ont ensuite traité les cellules dans une solution qui les fait gonfler et éclater, laissant les membranes derrière. Les membranes ont ensuite été brisées en morceaux beaucoup plus petits. Les mélanger avec des nanoparticules en forme de boule en polymère biodégradable a fusionné les membranes des cellules neutrophiles sur les surfaces des nanoparticules.

« L'un des défis majeurs de ce travail a été de rationaliser l'ensemble de ce processus, de l'isolement des neutrophiles du sang à l'élimination des membranes, et rendre ce processus reproductible. Nous avons passé beaucoup de temps à comprendre cela et avons finalement créé une ligne de production cohérente de nanoéponges neutrophiles, ", a déclaré Qiangzhe Zhang.

Dans des modèles murins de polyarthrite rhumatoïde sévère, l'injection de nanoéponges dans les articulations enflammées a permis de réduire le gonflement et de protéger le cartilage contre d'autres dommages. Les nanoéponges ont tout aussi bien fonctionné que les traitements dans lesquels les souris ont reçu une forte dose d'anticorps monoclonaux.

Les nanoéponges ont également fonctionné comme traitement préventif lorsqu'elles sont administrées avant d'induire la maladie dans un autre groupe de souris.

Le professeur Liangfang Zhang prévient que le traitement à la nanoéponge n'élimine pas la maladie. "Nous sommes fondamentalement capables de gérer la maladie. Elle n'a pas complètement disparu. Mais l'enflure est considérablement réduite et les dommages au cartilage sont minimisés, " il a dit.

L'équipe espère un jour voir son travail dans des essais cliniques.