Une équipe de chercheurs canadiens de l’Université de Montréal a conçu et validé une nouvelle classe de transporteurs de médicaments constitués d’ADN 20 000 fois plus petits qu’un cheveu humain et qui pourraient améliorer le traitement des cancers et d’autres maladies.
Rapporté dans une nouvelle étude en Communication Natureces transporteurs moléculaires peuvent être programmés chimiquement pour délivrer une concentration optimale de médicaments, ce qui les rend plus efficaces que les méthodes actuelles.
Dosage optimal à tout moment : un défi médical
L’un des principaux moyens de traiter avec succès la maladie est de fournir et de maintenir une dose thérapeutique de médicament tout au long du traitement. Une exposition thérapeutique sous-optimale réduit l’efficacité et conduit généralement à une résistance aux médicaments, tandis qu’une surexposition augmente les effets secondaires.
Maintenir une concentration optimale de médicaments dans le sang reste un défi majeur de la médecine moderne. Étant donné que la plupart des médicaments subissent une dégradation rapide, les patients sont obligés (et oublient souvent) de prendre plusieurs doses à intervalles réguliers. Et parce que chaque patient a un profil pharmacocinétique distinct, la concentration des médicaments dans leur sang varie considérablement.
Constatant qu’environ 50 % seulement des patients atteints de cancer obtiennent une dose optimale de médicaments lors de certaines chimiothérapies, le professeur agrégé de chimie de l’UdeM Alexis Vallée-Bélisle, expert en nanotechnologies bio-inspirées, a commencé à explorer comment les systèmes biologiques contrôlent et maintiennent la concentration des biomolécules.
Nous avons découvert que les organismes vivants utilisent des transporteurs de protéines qui sont programmés pour maintenir une concentration précise de molécules clés telles que les hormones thyroïdiennes, et que la force de l’interaction entre ces transporteurs et leurs molécules dicte la concentration précise de la molécule libre. »
Alexis Vallée-Bélisle, professeur agrégé de chimie UdeM
Cette idée simple a amené Valléé-Belisle – titulaire d’une chaire de recherche du Canada en bioingénierie et bionanotechnologie – et son équipe de recherche à commencer à développer des transporteurs artificiels de médicaments qui imitent l’effet naturel du maintien d’une concentration précise d’un médicament pendant le traitement.
Arnaud Desrosiers, doctorant à l’UdeM et premier auteur de l’étude, a d’abord identifié et développé deux transporteurs d’ADN : l’un pour la quinine, un antipaludéen, et l’autre pour la doxorubicine, un médicament couramment utilisé pour traiter le cancer du sein et la leucémie.
Il a ensuite démontré que ces transporteurs artificiels pouvaient être facilement programmés pour délivrer et maintenir n’importe quelle concentration spécifique de médicament.
« Plus intéressant, nous avons également découvert que ces nanotransporteurs pouvaient également être utilisés comme réservoir de médicament pour prolonger l’effet du médicament et minimiser son dosage pendant le traitement », a déclaré Desrosiers.
« Une autre caractéristique impressionnante de ces nanotransporteurs », a-t-il ajouté, « est qu’ils peuvent être dirigés vers des parties spécifiques du corps où le médicament est le plus nécessaire – et cela, en principe, devrait réduire la plupart des effets secondaires ».
Souris nanotraitées : cardiotoxicité réduite
Pour démontrer l’efficacité de ces nanotransporteurs, les chercheurs se sont associés à Jeanne Leblond-Chain, pharmacienne à l’Université de Bordeaux, en France ; Luc DesGroseillers, biochimiste à l’UdeM; Jérémie Berdugo, pathologiste à l’UdeM; Céline Fiset, pharmacienne à l’Institut de Cardiologie de Montréal; et Vincent De Guire, biochimiste clinique à l’Hôpital Maisonneuve-Rosemont affilié à l’UdeM.
En utilisant le nouveau transporteur de médicament développé pour la doxorubicine, l’équipe a démontré qu’une formulation spécifique de transporteur de médicament permet de maintenir la doxorubicine dans le sang et réduit considérablement sa diffusion vers les organes clés tels que le cœur, les poumons et le pancréas.
Chez les souris traitées avec cette formulation, la doxorubicine a été maintenue 18 fois plus longtemps dans le sang et la cardiotoxicité a également été réduite, gardant les souris en meilleure santé, comme en témoigne leur prise de poids normale.
« Une autre grande propriété de nos nanotransporteurs est leur grande polyvalence », a déclaré Vallée-Bélisle.
« Pour l’instant, nous avons démontré le principe de fonctionnement de ces nanotransporteurs pour deux médicaments différents. Mais grâce à la haute programmabilité des chimies de l’ADN et des protéines, on peut désormais concevoir ces transporteurs pour délivrer avec précision une large gamme de molécules thérapeutiques. »
Et, a-t-il ajouté, « en outre, ces transporteurs pourraient également être combinés avec des transporteurs liposomiques conçus par l’homme qui sont maintenant utilisés pour administrer des médicaments à différentes vitesses ».
Une étude clinique pour les cancers du sang ?
Les chercheurs sont maintenant impatients de valider l’efficacité clinique de leur découverte. Étant donné que leur nanotransporteur de doxorubicine est programmé pour maintenir de manière optimale le médicament dans la circulation sanguine, il pourrait être utile pour traiter les cancers du sang, pensent-ils.
« Nous envisageons que des nanotransporteurs similaires puissent également être développés pour administrer des médicaments à d’autres endroits spécifiques du corps et maximiser la présence du médicament sur les sites tumoraux », a déclaré Vallée-Bélisle. « Cela améliorerait considérablement l’efficacité des médicaments et réduirait leurs effets secondaires. »
