Un nouveau patch développé par le Dr Ke Huang, chercheur à l'Université Texas A&M, pourrait offrir un moyen d'aider le cœur à guérir après une crise cardiaque. Le patch utilise un système de micro-aiguilles unique pour administrer une molécule thérapeutique directement au tissu cardiaque endommagé, favorisant ainsi la réparation et améliorant la fonction cardiaque sans affecter le reste du corps.
Chaque petite aiguille de ce patch biodégradable contient des particules microscopiques chargées d'interleukine-4 (IL-4), une molécule connue pour aider à réguler le système immunitaire. Lorsqu'elles sont appliquées à la surface du cœur, les aiguilles se dissolvent et libèrent l'IL-4 directement dans la zone blessée, créant ainsi un environnement propice à la guérison.
Huang et son équipe ont publié leurs découvertes dans Biomatériaux cellulairessoutenu par les National Institutes of Health et l’American Heart Association.
« Ce patch agit comme un pont », a déclaré Huang, professeur adjoint au Département des sciences pharmaceutiques. « Les micro-aiguilles pénètrent dans la couche externe du cœur et permettent au médicament d'atteindre le muscle endommagé situé en dessous, qui est normalement très difficile d'accès. »
Après une crise cardiaque, le muscle cardiaque perd de l’oxygène et des nutriments, entraînant la mort des cellules. Le corps réagit en formant du tissu cicatriciel, qui aide à stabiliser le cœur mais ne peut pas se contracter comme un muscle sain. Au fil du temps, le muscle cardiaque restant doit travailler plus fort pour compenser, ce qui conduit souvent à une insuffisance cardiaque.
Le patch de Huang vise à interrompre ce cycle. En délivrant de l'IL-4 directement sur le site de la blessure, le patch encourage les cellules immunitaires appelées « macrophages » à passer d'un état pro-inflammatoire à un état de guérison. Ce changement contribue à réduire la formation de cicatrices et favorise le pronostic final.
Les macrophages sont la clé. Ils peuvent soit aggraver l’inflammation, soit aider le cœur à guérir. Les aides d'IL-4 les transforment en aides.
Dr Ke Huang, professeur adjoint, Département des sciences pharmaceutiques, Texas A&M University
Les tentatives précédentes d’utilisation de l’IL-4 pour la réparation cardiaque impliquaient son injection dans la circulation sanguine, mais cette approche provoquait des effets secondaires indésirables dans d’autres organes. Le patch de Huang résout ce problème en gardant le traitement local.
« L'administration systémique affecte tout le corps », a-t-il déclaré. « Nous voulions cibler uniquement le cœur. »
L’une des découvertes les plus surprenantes a été un changement dans « l’état » des cellules du muscle cardiaque après le traitement. Huang a déclaré que les cellules sont devenues plus communicatives et plus sensibles aux signaux provenant des tissus environnants, en particulier les cellules endothéliales, qui tapissent les vaisseaux sanguins. Cette communication améliorée peut être la clé d’une guérison à long terme. « Les cardiomyocytes ne se contentaient pas de survivre, ils interagissaient avec d'autres cellules de manière à favoriser la récupération », a-t-il déclaré.
Le patch a également atténué les signaux inflammatoires des cellules endothéliales, qui pourraient autrement aggraver les dommages après une crise cardiaque. L'équipe de Huang a observé une signalisation accrue via une voie appelée NPR1, qui aide à maintenir la santé des vaisseaux sanguins et soutient la fonction cardiaque.
Alors que la version actuelle du patch nécessite une chirurgie thoracique ouverte, Huang espère développer une méthode d'administration mini-invasive à l'avenir. Il envisage une version qui pourrait être insérée dans un petit tube, ce qui la rendrait plus pratique pour une utilisation clinique.
« Ce n'est que le début », a-t-il déclaré. « Nous avons prouvé le concept. Nous souhaitons désormais optimiser la conception et la livraison. »
Huang collabore avec Xiaoqing (Jade) Wang, professeur adjoint de statistiques au Collège des arts et des sciences, pour développer un modèle d'IA visant à cartographier les réponses immunitaires et à guider l'administration thérapeutique immunomodulatrice future.
