Lymphocytes B (bleu et vert) et nanoparticules d'or (rouge) mesurés par imagerie hyperspectrale en fond noir couplée à une détection fluorescente. Crédit :UNIGE
Au cours des 20 dernières années, l'utilisation des nanoparticules en médecine n'a cessé d'augmenter. Cependant, leur sécurité et leurs effets sur le système immunitaire humain restent une préoccupation importante. En testant une variété de nanoparticules d'or, des chercheurs de l'Université de Genève (UNIGE) et des collaborateurs apportent les premières preuves de leur impact sur les lymphocytes B humains, les cellules immunitaires responsables de la production d'anticorps. L'utilisation de ces nanoparticules devrait améliorer l'efficacité des produits pharmaceutiques tout en limitant les effets indésirables potentiels.
Ces résultats, publié dans la revue ACS Nano , pourrait conduire au développement de thérapies plus ciblées et mieux tolérées, notamment dans le domaine de l'oncologie. La méthodologie permet également de tester la biocompatibilité de toute nanoparticule à un stade précoce du développement d'un nouveau nanomédicament.
Responsable de la production d'anticorps, Les lymphocytes B sont une partie cruciale du système immunitaire humain, et donc une cible intéressante pour le développement de vaccins préventifs et thérapeutiques. Cependant, pour atteindre leur objectif, les vaccins doivent atteindre les lymphocytes B rapidement sans être détruits, rendant l'utilisation des nanoparticules particulièrement intéressante.
"Les nanoparticules peuvent former un véhicule protecteur pour les vaccins - ou d'autres médicaments - pour les administrer spécifiquement là où ils peuvent être les plus efficaces, en épargnant les autres cellules, " explique Carole Bourquin, professeur aux facultés de médecine et des sciences de l'UNIGE, qui a co-dirigé cette étude. « Ce ciblage permet également l'utilisation d'une dose plus faible d'immunostimulant tout en maintenant une réponse immunitaire efficace. Il augmente son efficacité tout en réduisant les effets secondaires, à condition que les nanoparticules soient inoffensives pour toutes les cellules immunitaires.
Des études similaires ont déjà été menées pour d'autres cellules immunitaires telles que les macrophages, qui recherchent et interagissent avec les nanoparticules, mais jamais pour les plus petits, et plus difficile à manipuler, Lymphocytes B.
L'or est un matériau idéal
L'or est un excellent candidat pour la nanomédecine en raison de ses propriétés physico-chimiques particulières. Bien toléré par l'organisme et facilement malléable, ce métal absorbe la lumière puis dégage de la chaleur, une propriété exploitable en oncologie.
"Les nanoparticules d'or peuvent être utilisées pour cibler les tumeurs. Lorsqu'elles sont exposées à une source lumineuse, les nanoparticules libèrent de la chaleur et détruisent les cellules cancéreuses voisines. Nous pourrions également attacher un médicament à la surface des nanoparticules à livrer à un endroit spécifique, " explique Sandra Hočevar, chercheuse à l'UNIGE. " Pour tester leur innocuité et la meilleure formule à usage médical, nous avons créé des sphères en or avec ou sans revêtement polymère, ainsi que des tiges d'or pour explorer les effets du revêtement et de la forme. Nous avons ensuite exposé des lymphocytes B humains à nos particules pendant 24 heures pour examiner l'activation de la réponse immunitaire."
En suivant les marqueurs d'activation exprimés à la surface des cellules B, les scientifiques ont pu déterminer dans quelle mesure leurs nanoparticules activaient ou inhibaient la réponse immunitaire. Bien qu'aucune des nanoparticules testées n'ait démontré d'effets indésirables, leur influence sur la réponse immunitaire différait en fonction de leur forme et de la présence d'un revêtement de surface polymère.
« Propriétés de surface, ainsi que la morphologie des nanoparticules, sont certainement importants lorsqu'il s'agit de l'interaction nanoparticule-cellule. De façon intéressante, les nanotiges d'or ont inhibé la réponse immunitaire au lieu de l'activer, probablement en provoquant des interférences sur la membrane cellulaire, ou parce qu'ils sont plus lourds, " dit Martin Clift, professeur agrégé de nanotoxicologie et de systèmes in vitro à la Swansea University Medical School, et le co-leader du projet.
Les particules sphériques non enrobées s'agrègent facilement et ne conviennent donc pas à un usage biomédical. D'autre part, les sphères d'or recouvertes d'un polymère protecteur sont stables et n'altèrent pas la fonction des lymphocytes B. "Et nous pouvons facilement placer le vaccin ou le médicament à délivrer aux lymphocytes B dans ce revêtement, " précise Carole Bourquin. " De plus, notre étude a établi une méthodologie d'évaluation de l'innocuité des nanoparticules sur les lymphocytes B, quelque chose qui n'avait jamais été fait auparavant. « Cela pourrait être particulièrement utile pour de futures recherches, car l'utilisation des nanoparticules en médecine nécessite toujours des directives claires. »
Les cellules B sont au cœur de la réponse vaccinale, mais aussi dans d'autres domaines comme l'oncologie et les maladies auto-immunes. Les nanoparticules d'or développées par les chercheurs pourraient permettre de délivrer des médicaments existants directement aux lymphocytes B pour réduire le dosage nécessaire et les effets secondaires potentiels. En réalité, des études chez des patients sont déjà menées pour le traitement des tumeurs cérébrales. Les nanoparticules d'or peuvent être suffisamment petites pour traverser la barrière hémato-encéphalique, permettant à des médicaments anti-tumoraux spécifiques d'être délivrés directement dans les cellules cancéreuses.