2024-01-29 17:03:34
Le cerveau humain est l’organe le plus protégé du corps, et pour cause.
Pour protéger le « centre de contrôle » de notre corps des agents pathogènes et des toxines, le cerveau et la moelle épinière se trouvent dans une exclusion privilégiée du reste du corps.
Mais cette tour d’ivoire constitue également un obstacle important à la médecine.
Aujourd’hui, pratiquement tous les médicaments à grosses molécules et plus de 98 pour cent des médicaments à petites molécules dans le sang humain ne peuvent pas pénétrer dans le système nerveux central en raison d’une « porte verrouillée » connue sous le nom de barrière hémato-encéphalique.
Les scientifiques affirment qu’ils sont désormais plus près que jamais de faire passer clandestinement des traitements importants.
Des chercheurs de l’Université de Pennsylvanie ont mis au point en laboratoire un modèle simple de la barrière hémato-encéphalique, leur permettant de tester les meilleurs transporteurs de médicaments.
Plus précisément, l’équipe étudie la délivrance de « paquets » liposolubles, appelés nanoparticules lipidiques, qui peuvent traverser la barrière hémato-encéphalique et transporter avec eux des protéines, des anticorps ou même de l’ARN messager.
Cet emballage lipidique est ce qui permet au vaccin à ARNm pour que le COVID-19 pénètre également dans les cellules du corps.
Les thérapies à base d’ARNm recèlent un grand potentiel dans le traitement des maladies neurologiques, car elles peuvent théoriquement être utilisées pour remplacer des protéines manquantes ou modifier des gènes défectueux dans le cerveau. Mais d’abord, nous devons les y amener.
“Notre modèle a mieux réussi à traverser la barrière hémato-encéphalique que les autres et nous a aidé à identifier des particules spécifiques à un organe que nous avons ensuite validées dans de futurs modèles.” explique le bioingénieur Michael Mitchell.
“Il s’agit d’une preuve de concept passionnante qui éclairera sans aucun doute de nouvelles approches pour traiter des maladies telles que les traumatismes crâniens, les accidents vasculaires cérébraux et la maladie d’Alzheimer.”
De tels traitements sont désespérément nécessaires. À l’exclusion des médicaments qui traitent les troubles affectifs, comme les antidépresseurs, quelques estimations suggèrent qu’à peine 1 pour cent de tous les médicaments disponibles sont actifs dans le système nerveux central.
Pour contourner la barrière hémato-encéphalique, certains médicaments sont injectés directement dans le cerveau, mais cette procédure est très invasive et le médicament ne se diffuse pas facilement dans tout l’organe, limitant ainsi la portée du traitement.
En 2015, des scientifiques ont utilisé pour la première fois des ondes sonores pour permettre aux médicaments de chimiothérapie de franchir la barrière hémato-encéphalique, stimulant ainsi les essais cliniques en cours. Mais cette nouvelle étude adopte une approche différente.
Les scientifiques étudient depuis des années les nanoparticules lipidiques et leur capacité à administrer des médicaments au cerveau, mais les modèles précédents ne pouvaient pas mesurer la quantité d’ARNm qui parvenait réellement au système nerveux central.
“J’ai passé des mois à trouver les conditions optimales pour ce nouveau in vitro système, y compris les conditions de croissance cellulaire et les reporters fluorescents à utiliser, ” explique la bio-ingénieure Emily Han.
“Une fois robustes, nous avons examiné notre bibliothèque de nanoparticules lipidiques et les avons testées sur des modèles animaux.”
Image de microscopie à fluorescence montrant l’ARNm d’une protéine fluorescente rouge délivré par des nanoparticules lipidiques dans les cellules endothéliales du cerveau (vert avec des noyaux bleus). (Émilie Han)
Parmi les 14 nanoparticules lipidiques testées par l’équipe dans des boîtes de laboratoire, cinq ont été sélectionnées pour une analyse plus approfondie sur des souris vivantes.
Ces « paquets » de médicaments – étiquetés avec des marqueurs fluorescents – présentaient un transport élevé à travers la barrière hémato-encéphalique.
Lorsqu’elle était injectée dans le sang de souris, une partie du médicament générait un signal bioluminescent dans les cellules cérébrales qui pouvait être lu par les scientifiques six heures plus tard.
Pourtant, même si certaines nanoparticules lipidiques ont réussi à traverser la barrière hémato-encéphalique, tous les médicaments n’ont pas réellement atteint les cellules cérébrales.
Cela suggère que les chercheurs doivent être pointilleux quant aux vecteurs de médicaments qu’ils choisissent pour leurs recherches futures.
Les auteurs espèrent que leur nouveau in vitro Ce modèle aidera les scientifiques à identifier les meilleurs candidats, guidant ainsi le développement futur de traitements ciblant le cerveau.
“De plus”, l’équipe d’UPenn ajoute“La plate-forme pourrait être repensée pour étudier la délivrance de nanoparticules lipidiques vers et à travers d’autres barrières biologiques telles que la barrière hémato-placentaire, pour étudier les maladies liées à la grossesse, et la barrière hémato-rétinienne, pour étudier les maladies rétiniennes.”
L’étude a été publiée dans Lettres nano.
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