Un exemple : la toxicité des nanovecteurs

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Les tissus cellulaires sont séparés du sang par une barrière physiologique appelée barrière hémato-encéphalique. Celle-ci protège le cerveau, en agissant comme un filtre : elle empêche les agents pathogènes (type : virus, bactéries), les toxines ou les hormones d’agir sur le cerveau. Elle interdit aussi à de nombreux médicaments  de pouvoir être administrés. Seuls quelques passages sont possibles : les molécules qui nourrissent le cerveau sont généralement les seuls à pouvoir passer.

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Figure 23 : Schéma explicatif du fonctionnement de la barrière hémato-encéphalique (la BHE) : 

 Légende : 

D : médicament 

R1 barrière 

R2 : Cellule cérébrale

 

 D se trouve bloqué par R1. Il ne peut donc accéder au cerveau.

La solution : la nanoparticule ou vecteur « passe-partout »

Grâce à de récentes découvertes, les scientifiques ont mis au point un moyen de passage pour les médicaments : des molécules « encapsulées » dans des nanoparticules. Elles sont recouvertes de polysorbate : c’est un émulsifiant (stabilisateur) qui est tensioactif, c’est-à-dire permettant le passage par le contact entre la molécule et la BHE. Ce procédé permet donc une administration du médicament au cerveau, en passant à travers la barrière, grâce au polysorbate.

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Figure 24 : Schéma explicatif du passage grâce aux nanoparticules 

A : nanoparticule (polysorbate)

D : médicament

R1 : barrière hémato-encéphalique

R2 : cellule cérébrale

 

Le polysorbate est créé par un procédé spécifique. Il est issu d’un polymère (substance composée de macromolécules) qui par ses caractéristiques est hydrophobe : quand il entre en contact avec l’eau, il se forme des polysorbates sur la molécule encapsulée. Plusieurs types de cette substance peuvent ainsi être formés. Plus le polysorbate est « gros », plus le passage de la BHE est efficace. 

Le médicament « encapsulé » dans le polysorbate (issu d’une substance appelé polyéthylèneglycol) passe la BHE. Il accède donc au cerveau.

 

 

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Pour démontrer l’efficacité du nano-vecteur, un scientifique, nommé York Kreuter, de l’université de Francfort fit un test sur des souris : il  administra de la dalargine pure à une première souris (qui a un effet analgésique), puis de la dalargine « encapsulée » à une deuxième souris. Puis il plaça les queues de ces souris près d’un point de chaleur.

 Figure 25 : Schéma de l’expérience 

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Il observa que la première souris retira plus vite sa queue du pont de chaleur que la deuxième souris. Pour vérifier ses observations, il calcula le  temps de latence du traitement moins le temps de latence avec traitement par rapport au temps de dommage cellulaire moins le temps de latence au traitement. Soit :

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Il interpréta donc que la souris 1 ne subissait la douleur que longtemps après la souris 2. Il conclut alors que la dalargine « encapsulée » était plus efficace que la dalargine pure, car cette première était capable de passer la BHE et donc d’adresser le principe actif directement au cerveau.

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Figure 26 : Schéma explicatif de l’adressage médicamenteux au cerveau.

 

 

 

D a réussi à passer la BHE. La molécule est donc administrée au cerveau, libérant son principe actif analgésique. Ceci permet à la souris 2 de ne pas ressentir la douleur causée par cette source de chaleur.

 

Le nano-vecteur peut donc franchir l’ensemble des barrières du corps. Il pourrait donc permettre l’adressage médicamenteux à des zones de l’organisme qui sont actuellement impénétrables. Ceci serait donc une avancée majeure. Cependant, ce nano vecteur pourrait bien être un nouveau danger pour l’homme.

 

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Le nano-vecteur peut donc franchir l’ensemble des barrières du corps. Il pourrait permettre l’adressage médicamenteux à des zones de l’organisme qui sont actuellement impénétrables. Ceci est donc une avancée majeure pour l’adressage des principes actifs médicamenteux. Cependant,  ce nano vecteur pourrait bien être un nouveau danger pour l’homme.

L’avancée  que pourrait apporter la nanotechnologie (donc les nano vecteurs) au domaine de la médecine serait significative. Cependant, beaucoup d’experts tels que les membres de l’Académie Nationale de la Médecine, s’interrogent sur le risque de toxicité de ce nano vecteur.

 

Ainsi, d’après leur rapport d’études, les nano vecteurs pourraient entraîner de graves conséquences chez l’homme par leur toxicité. En effet, il y a des chances pour que le nano vecteur (aujourd’hui composé par le polyéthylèneglycol en majorité)  passe la BHE et « transmette »  aux  cellules cérébrales des agents mutagènes ou pathogènes.

 

Mais en plus du cas du cerveau, les médecins ont trouvé d’autres effets nuisibles à l’homme :

  • Sur l’ensemble des interfaces biologiques, le nano vecteur transmettrait des agents mutagènes ou pathogènes aux cellules.
  • Plus la concentration des nano vecteurs  serait élevée, plus elle serait toxique dans l’organisme.
  • Sur l’appareil digestif, des médicaments encapsulés dans le  polyéthylèneglycol, pour faciliter l’administration, entrainerait  des inflammations locales.
  • Les reins ne pourraient pas éliminer les nanoparticules restantes après l’administration d’un médicament. Il n’y aurait donc pas d’élimination de ces substances et donc toxicité de celles-ci.
  • De plus, lors de la phagocytose (élimination des corps étrangers à l’organisme par des globules blancs ou leucocytes), ces nanoparticules peuvent être un danger pour la santé : si le seuil de tolérance est dépassé (celui-ci n’est pas encore déterminé par les scientifiques, car spécifique à chaque individu),  celles-ci  entraînent une inflammation, suivi d’une fibrose (altération et destruction des cellules) qui peut être à l’échelle macroscopique (c’est-à-dire  à l’échelle de l’homme). Si elles sont bien éliminés, elles peuvent aussi entraîner des tumeurs dans les organes de stockages où elles se déposent après phagocytose tels que le foie, reins ou poumons.


Exemples d’organes touchés par la toxicité du nano vecteur et  ses conséquences : 

Organe touché

cerveau

Rein

foie

poumons

conséquences

Cellules cérébrales qui peuvent mutées ou être touchés par des agents pathogènes

Inflammations locales puis fibrose ou développement de tumeurs

Ne peut pas éliminer ses particules après phagocytose :

Inflammations locales puis fibrose ou développement de tumeurs

Inflammations locales puis fibrose ou développement de tumeurs

 

          Tout ceci est cependant à nuancer : ces effets secondaires sont parfois minimes par rapport aux maladies traitées. Ainsi un nano vecteur adressant un principe actif anticancéreux sera moins toxique qu’un principe actif anticancéreux pur, car ce premier l’adresse directement à l’organe ciblé et avec des doses plus faibles.

          C’est avec la plus grande prudence que les médecins souhaitent introduire ces avancées technologiques qu’apportent les nanosciences dans le domaine de la médecine. Bien que celles-ci soient une véritable révolution, elles doivent encore répondre à un certain nombre de problèmes qu’elles pourraient engendrer.  De plus, ces applications doivent être débattues et  réglementées, comme décidé par de nombreux organismes tels que l’Académie de la Médecine dans le cadre de la bioéthique. Ceci permettrait d’éviter les nombreuses dérives telle que les applications militaires, ou les trafics de substances. Bien que tout cela ne soit actif que d’ici une décennie, les nanotechnologies doivent être contrôlées tant l’enjeu qu’elles représentent est important. 

 

SUITE et FIN : Conclusion 

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