Découverte : Un cocktail de protéines révolutionne la médecine des nanoparticules
Les nanoparticules, de minuscules structures dotées de propriétés physicochimiques particulières, sont en train de révolutionner le domaine de la médecine. Elles sont utilisées dans le diagnostic et le ciblage de divers organes et pathologies, réduisant ainsi la nécessité de fortes doses médicamenteuses. Cependant, un obstacle majeur entrave leur efficacité : l'adsorption incontrôlée de protéines biologiques lorsqu'elles circulent dans le corps humain.
Des chercheurs du laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne (ICB, CNRS/COMUE Université Bourgogne Franche-Comté), des biologistes du Centre George François Leclerc de Dijon (CGFL), des pharmaciens du groupe Biopharmaceutical Sciences (Université de Genève, Suisse) et des chimistes du département de chimie de Université de Notre Dame (Indiana, USA) et du département de radiologie de l’université de Stanford (Californie, USA) se sont unis pour résoudre ce problème. Leur étude interdisciplinaire et internationale a permis de découvrir un cocktail de protéines qui influence de manière significative la biocirculation des nanoparticules, ouvrant ainsi la voie à une amélioration des traitements médicaux.
Lorsque les nanoparticules circulent dans les fluides biologiques, elles interagissent avec les protéines présentes, ce qui peut réduire leur efficacité et ralentir leur capacité de ciblage. Bien que des protéines de la famille des opsonines et dysopsonines aient été identifiées pour influencer la circulation des nanoparticules en les rendant plus ou moins visibles par le système immunitaire, les chercheurs ont constaté qu'il restait de nombreuses inconnues quant à la caractérisation précise des protéines responsables de ce phénomène.
Figure : Sept protéines (en vert) augmentent le temps de circulation sanguine des NPs et une la diminue (en rouge) © Maurizi et al. et Servier Medical Art.
- Pour en savoir plus : Identification of the Proteins Determining the Blood Circulation Time of Nanoparticles Cintia Marques*, Mohammad Javad Hajipour*, Célia Marets, Alexandra Oudot, Reihaneh Safavi-sohi, Mélanie Guillemin, Gerrit Borchard, Olivier Jordan, Lucien Saviot, and Lionel Maurizi*, 2023, 17, 13, 12458–12470, June 28, 2023, https://doi.org/10.1021/acsnano.3c02041
- Lire l'article publié sur l'INP (CNRS)
L'étude a consisté à injecter des nanoparticules fonctionnalisées avec des polymères de différentes tailles et portant diverses charges chez des rats. Les résultats ont révélé que la longueur du polymère n'avait pas d'impact significatif sur la circulation des nanoparticules, tandis que la charge jouait un rôle déterminant. Les nanoparticules chargées positivement avaient une durée de rétention plasmatique très courte (moins de 5 minutes), celles chargées négativement circulaient pendant 30 minutes, et les nanoparticules neutres étaient détectées pendant 90 minutes.
De plus, les chercheurs ont constaté que les rapports entre opsonines et dysopsonines sur les nanoparticules n'étaient pas significativement différents malgré des variations dans le temps de circulation et la chimie de surface. Ils ont identifié vingt-quatre protéines responsables du comportement des nanoparticules, dont sept rallongeaient leur temps de circulation sanguine. Par ailleurs, la présence d'hémoglobine a été associée à une diminution de la circulation des nanoparticules.
Ces découvertes révolutionnaires ouvrent la voie à une meilleure compréhension des comportements biologiques des nanoparticules, essentielle pour leur développement en nanomédecine, ainsi que pour anticiper leur toxicité après injection ou exposition accidentelle. Les protéines identifiées dans cette étude pourront être utilisées pour fonctionnaliser la surface des nanoparticules, améliorant ainsi leur capacité à cibler spécifiquement les zones à traiter en thérapie ou diagnostic. Ces résultats prometteurs sont publiés dans la revue ACS Nano, offrant un aperçu passionnant de l'avenir de la médecine grâce à la science des nanoparticules.
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Les nanoparticules, de minuscules structures dotées de propriétés physicochimiques particulières, sont en train de révolutionner le domaine de la médecine. Elles sont utilisées dans le diagnostic et le ciblage de divers organes et pathologies, réduisant ainsi la nécessité de fortes doses médicamenteuses. Cependant, un obstacle majeur entrave leur efficacité : l'adsorption incontrôlée de protéines biologiques lorsqu'elles circulent dans le corps humain.
Des chercheurs du laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne (ICB, CNRS/COMUE Université Bourgogne Franche-Comté), des biologistes du Centre George François Leclerc de Dijon (CGFL), des pharmaciens du groupe Biopharmaceutical Sciences (Université de Genève, Suisse) et des chimistes du département de chimie de Université de Notre Dame (Indiana, USA) et du département de radiologie de l’université de Stanford (Californie, USA) se sont unis pour résoudre ce problème. Leur étude interdisciplinaire et internationale a permis de découvrir un cocktail de protéines qui influence de manière significative la biocirculation des nanoparticules, ouvrant ainsi la voie à une amélioration des traitements médicaux.
Lorsque les nanoparticules circulent dans les fluides biologiques, elles interagissent avec les protéines présentes, ce qui peut réduire leur efficacité et ralentir leur capacité de ciblage. Bien que des protéines de la famille des opsonines et dysopsonines aient été identifiées pour influencer la circulation des nanoparticules en les rendant plus ou moins visibles par le système immunitaire, les chercheurs ont constaté qu'il restait de nombreuses inconnues quant à la caractérisation précise des protéines responsables de ce phénomène.
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- Lire l'article publié sur l'INP (CNRS)
L'étude a consisté à injecter des nanoparticules fonctionnalisées avec des polymères de différentes tailles et portant diverses charges chez des rats. Les résultats ont révélé que la longueur du polymère n'avait pas d'impact significatif sur la circulation des nanoparticules, tandis que la charge jouait un rôle déterminant. Les nanoparticules chargées positivement avaient une durée de rétention plasmatique très courte (moins de 5 minutes), celles chargées négativement circulaient pendant 30 minutes, et les nanoparticules neutres étaient détectées pendant 90 minutes.
De plus, les chercheurs ont constaté que les rapports entre opsonines et dysopsonines sur les nanoparticules n'étaient pas significativement différents malgré des variations dans le temps de circulation et la chimie de surface. Ils ont identifié vingt-quatre protéines responsables du comportement des nanoparticules, dont sept rallongeaient leur temps de circulation sanguine. Par ailleurs, la présence d'hémoglobine a été associée à une diminution de la circulation des nanoparticules.
Ces découvertes révolutionnaires ouvrent la voie à une meilleure compréhension des comportements biologiques des nanoparticules, essentielle pour leur développement en nanomédecine, ainsi que pour anticiper leur toxicité après injection ou exposition accidentelle. Les protéines identifiées dans cette étude pourront être utilisées pour fonctionnaliser la surface des nanoparticules, améliorant ainsi leur capacité à cibler spécifiquement les zones à traiter en thérapie ou diagnostic. Ces résultats prometteurs sont publiés dans la revue ACS Nano, offrant un aperçu passionnant de l'avenir de la médecine grâce à la science des nanoparticules.
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