La pandémie de COVID-19 a mis en évidence l’impact dévastateur de l’inflammation pulmonaire aiguë (ALI), qui fait partie du syndrome de détresse respiratoire aiguë (SDRA) qui est la principale cause de décès dans COVID-19.
Une nouvelle voie potentielle pour le diagnostic et le traitement du SDRA vient de l’étude de la façon dont les neutrophiles – les globules blancs responsables de la détection et de l’élimination des particules nocives dans le corps – différencient les matériaux à absorber par la structure de surface du matériau et favorisent l’absorption des particules qui présentent « agglutination des protéines », selon une nouvelle recherche de la Perelman School of Medicine de l’Université de Pennsylvanie. Les résultats sont publiés dans Nature Nanotechnologie.
Les chercheurs ont étudié comment les neutrophiles sont capables de différencier les bactéries à détruire et d’autres composés dans la circulation sanguine, tels que les particules de cholestérol. Ils ont testé une bibliothèque composée de 23 nanoparticules à base de protéines différentes chez des souris atteintes d’ALI, ce qui a révélé un ensemble de « règles » qui prédisent l’absorption par les neutrophiles. Les neutrophiles n’absorbent pas les particules rigides et symétriques, telles que les virus, mais ils absorbent les particules qui présentent un « agglutination protéique », que les chercheurs appellent des nanoparticules avec des protéines agglutinées (NAP).
Nous voulons utiliser la fonction existante des neutrophiles qui identifie et élimine les envahisseurs pour expliquer comment concevoir une nanoparticule de «cheval de Troie» que les neutrophiles hyperactifs absorberont et fourniront un traitement pour soulager l’ALI et le SDRA. Afin de construire ce système d’administration de « cheval de Troie », nous avons dû déterminer comment les neutrophiles identifient les particules dans le sang à absorber.. »
Jacob Myerson, PhD, auteur principal de l’étude et chercheur postdoctoral, Département de pharmacologie des systèmes et de thérapie translationnelle, École de médecine, Université de Pennsylvanie
L’ALI et le SDRA sont des formes d’insuffisance respiratoire potentiellement mortelles avec des taux de morbidité et de mortalité élevés. Avant COVID-19, il y avait 190 000 cas annuels de SDRA aux États-Unis et 75 000 décès, le SDRA étant causé par une pneumonie, une septicémie et un traumatisme. Cependant, COVID a augmenté les cas de SDRA par millions. Lorsque l’ALI ou le SDRA survient, les alvéoles pulmonaires recrutent des neutrophiles dans les poumons afin d’éliminer les microbes circulants.
Ce processus amène les neutrophiles à libérer des composés qui aggravent davantage les lésions pulmonaires et endommagent les sacs aériens, de sorte que les patients développent de faibles niveaux d’oxygène dans le sang. Malheureusement, malgré la gravité de l’ALI/ARDS, il n’existe aucun médicament efficace pour le contrôler, et le traitement se concentre actuellement sur le soutien des patients pendant que les poumons guérissent naturellement, mais lentement.
Pour traiter le SDRA et d’autres problèmes médicaux, les chercheurs de Penn et d’ailleurs ont utilisé des nanoparticules pour concentrer les médicaments dans les organes blessés ou malades. De telles nanoparticules sont également utilisées pour la thérapie génique et l’immunothérapie.
Les chercheurs notent que même si le développement de thérapies viables pour l’ALI/ARDS utilisant des nanoparticules pour délivrer des traitements via les neutrophiles est loin, cette recherche représente une étape importante dans la compréhension de l’état et de la fonction du système immunitaire.
« Maintenant que nous avons déterminé que les neutrophiles patrouillent à la recherche de nanoparticules contenant des protéines agglutinées, notre prochaine étape consiste à comprendre comment et pourquoi d’autres microbes, comme les virus, qui sont rigides et symétriques, ont évolué pour échapper aux neutrophiles », a déclaré l’auteur principal Jacob Brenner, MD, PhD, professeur agrégé de médecine pulmonaire dans la division de pneumologie, d’allergie et de soins intensifs. « Avec ces connaissances, nous pouvons continuer à utiliser cette combinaison unique de science des matériaux et d’ingénierie,
