Crotoxine, extrait du venin du crotale sud-américain Crotalus durissus terrificus, est étudié depuis près d'un siècle pour son effet analgésique, activités anti-inflammatoires et antitumorales et comme un paralyseur musculaire encore plus puissant que la toxine botulique. Cependant, la toxicité de la crotoxine limite son utilisation médicinale.

Une nouvelle étude, publié par des chercheurs brésiliens dans la revue Toxines , montre que les effets thérapeutiques de la crotoxine peuvent être renforcés et sa toxicité réduite lorsqu'elle est encapsulée dans de la silice SBA-15 nanostructurée, un matériau développé à l'origine pour être utilisé dans des formulations de vaccins.

L'étude a été menée sous l'égide de l'Institut national des sciences et de la technologie (INCT) du Brésil sur Toxines , l'un des INCT soutenus par la FAPESP (Fondation pour la recherche de São Paulo) dans l'État de São Paulo en partenariat avec le Conseil national pour le développement scientifique et technologique (CNPq), une agence du gouvernement brésilien. Le chercheur principal de l'INCT est Osvaldo Augusto Sant'Anna.

L'étude faisait partie de la recherche doctorale de Morena Brazil Sant'Anna, dont la directrice de thèse est Gisèle Picolo. Picolo elle-même était la chercheuse principale d'un projet sur le même sujet. Les chercheurs Flavia Souza Ribeiro Lopes et Louise Faggionato Kimura ont participé à l'étude, qui a été réalisée à l'Institut Butantan à São Paulo.

Osvaldo Sant'Anna est le chercheur principal d'un projet thématique à l'Institut Butantan pour étudier la silice mésoporeuse comme adjuvant de vaccin en collaboration avec Márcia Fantini, professeur à l'Institut de physique de l'Université de São Paulo (IF-USP). Un adjuvant est un agent utilisé conjointement avec un antigène vaccinal pour augmenter la réponse immunitaire spécifique de l'antigène de l'hôte.

"Les personnes qui répondent mal aux vaccins ont généralement des macrophages qui catabolisent l'antigène très rapidement, donc il n'y a pas de temps pour que leurs lymphocytes induisent une réponse complète en termes de production d'anticorps, " Osvaldo Sant'Anna a déclaré à Agência FAPESP. " La recherche a montré que la silice nanostructurée ralentit les macrophages. "

Les études d'Osvaldo Sant'Anna montrent que les souris produisent plus d'anticorps contre un antigène lorsqu'il est administré avec de la silice, qui est composé de microstructures et peut être moulé pour encapsuler des molécules de formes et de tailles variables.

Lorsque la silice a été testée avec d'autres toxines, un nouvel effet protecteur a été découvert. « Dans des tests menés chez le cheval pour produire du sérum anti-diphtérique et avec la toxine tétanique, nous avons découvert que la silice rend les antigènes moins puissants et réduit les effets néfastes de la toxine diphtérique, " a déclaré Osvaldo Sant'Anna.

Ces conclusions ont été saluées par Picolo et Morena Brazil Sant'Anna, collègues d'Osvaldo Sant'Anna à l'Institut Butantan. « J'étudie la crotoxine depuis 2011. Les résultats sont positifs au niveau de son effet analgésique, mais sa toxicité a toujours été une contrainte. Utiliser de la silice était une excellente idée. C'est la première fois que les deux molécules sont combinées, " a déclaré Picolo.

Douleur neuropathique

L'article publié dans Toxines rend compte d'une étude conçue pour étudier les effets de la crotoxine associée à la silice SBA-15 lorsqu'elle est utilisée pour traiter la douleur neuropathique, une maladie chronique causée par des blessures aux nerfs sensibilisés. Traiter la douleur chronique est un défi pour les médecins car les analgésiques ordinaires tels que les anti-inflammatoires et les opioïdes n'ont pas l'effet souhaité.

Pour évaluer le potentiel thérapeutique de la crotoxine dans ce contexte, les chercheurs ont mené des expériences avec des souris, induisant une affection similaire à la douleur neuropathique en blessant le nerf sciatique.

Le premier résultat positif résulte d'un test visant à déterminer la dose maximale de crotoxine avec et sans silice. "Nous avons observé qu'une plus grande quantité de la toxine associée à la silice pouvait être administrée sans effets secondaires indésirables et que la dose pouvait donc être augmentée, ", a déclaré Morena Brazil Sant'Anna. Il était possible d'administrer une dose 35% plus élevée de crotoxine lorsqu'elle était combinée avec de la silice.

L'étape suivante consistait à tester la formulation sur des animaux. Ils ont reçu le complexe crotoxine/silice (CTX:SBA-15) alors qu'ils ressentaient une douleur aiguë (immédiatement après une intervention de lésion du nerf sciatique) ou une douleur chronique (une quinzaine de jours plus tard). Dans les deux cas, le complexe a été administré en une seule dose ou en cinq doses (une dose quotidienne pendant cinq jours consécutifs).

Au stade aigu comme au stade chronique, l'effet analgésique a duré plus longtemps lorsque la crotoxine était associée à de la silice. Dans l'un des tests, une dose unique était suffisante pour inverser l'hypernociception (sensibilité accrue aux stimuli douloureux) jusqu'à 48 heures après son administration.

Mécanismes d'action

La crotoxine est un analgésique puissant car elle agit sur différentes voies de la douleur. Pour déterminer si ses mécanismes d'action seraient les mêmes dans la nouvelle formulation, les chercheurs ont administré des antagonistes des récepteurs impliqués dans la douleur peu avant le complexe crotoxine/silice. Si le complexe était efficace même avec les récepteurs bloqués, cela signifierait que son mécanisme d'action pourrait être différent de celui de la molécule conventionnelle.

"Nous avons trouvé que les récepteurs muscariniques et adrénergiques, qui agissent sur le système nerveux, et les récepteurs formyl, cibles de composés anti-inflammatoires naturels, ont été impliqués dans l'action du complexe crotoxine/silice. En d'autres termes, il n'y a pas eu de changement dans le mécanisme d'action, ", a déclaré Morena Brazil Sant'Anna.

L'équipe a observé des changements dans les niveaux de cytokines pro- et anti-inflammatoires. "Expression de l'interleukine 6 [IL-6], qui est associée à une inflammation, diminué, tandis que le niveau d'IL-10, qui contrôle le processus inflammatoire, augmenté. Nous avons également observé une réduction de l'activation des astrocytes et de la microglie, cellules du système nerveux central impliquées dans les réponses inflammatoires, " a déclaré Picolo.

Parce que la silice influence la réponse immunitaire, les chercheurs ont décidé de voir si la défense contre la toxicité qu'elle déclenche finirait par entraver l'action bénéfique de la crotoxine. Cette possibilité a été testée et écartée dans l'étude. Les souris ont produit des niveaux élevés d'anticorps, mais cela n'a pas affecté le résultat, selon Picolo.

"Probablement parce que la crotoxine était encapsulée et que les anticorps produits étaient incapables de l'atteindre, " elle a dit.

Le complexe tire un autre avantage de cette protection :il pourrait être administré par voie orale à des souris, pour la première fois, avec des résultats positifs. Cela a été possible car la structure du SBA-15 est similaire à celle d'un nid d'abeilles, protéger l'ingrédient actif contre la dégradation dans l'estomac.

« Il garantit également une libération contrôlée de la crotoxine dans l'organisme, ce qui peut expliquer l'effet analgésique durable, " a déclaré Picolo.

Prochaines étapes

Les chercheurs étudient maintenant si la combinaison de la crotoxine avec le SBA-15 peut être utilisée pour traiter la sclérose en plaques. Les résultats de cette recherche ont également été positifs jusqu'à présent, et un article sera bientôt publié.

Cependant, d'autres études seront nécessaires avant que la combinaison puisse devenir un médicament. "La crotoxine est une grosse molécule avec une structure complexe qui est difficile à reproduire en laboratoire, donc l'utilisation à grande échelle est loin, " a déclaré Picolo.

Une forme de synthèse serait la solution idéale. Des essais sont actuellement en cours avec du venin purifié extrait directement du serpent à sonnettes.