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En direct des laboratoires de l'institut de Chimie

 

 

Des nano-vésicules polymères pour la "magnéto-chimiothérapie"

La « nanomédecine » qui combine les nanotechnologies et la médecine est un domaine scientifique en émergence. Parmi les nano-médicaments à l’étude, nombreux sont des vecteurs d’une centaine de nanomètres avec un enrobage du principe actif qui permet de prolonger son temps de vie dans la circulation sanguine. L’objectif est simple : atteindre directement les cellules cancéreuses en minimisant ainsi les effets secondaires des molécules thérapeutiques. Des chercheurs du Laboratoire de chimie des polymères organiques (CNRS / Université de Bordeaux, ENSCBP) viennent de synthétiser un nanovecteur dans lequel ils introduisent les molécules anticancéreuses et des nanoparticules magnétiques. Il est alors possible de le guider avec un aimant. Lorsqu’il atteint la cible, il suffit alors d’appliquer un champ magnétique radio-fréquence qui chauffe localement les nanoparticules, induisant une fluidification de la membrane du nanovecteur accélérant ainsi la libération du principe actif. Ces résultats font l’objet d’une publication dans ACS nano.

 

Les principaux nano-vecteurs de médicaments étudiés à ce jour sont des vésicules lipidiques ou « liposomes ». Plus récemment, leurs analogues à base de polymères ou « polymersomes » ont été découverts. Les chimistes de l’équipe « Polymer Nanotechnology for Life Sciences » animée par Sébastien Lecommandoux développent depuis une dizaine d’années des polymersomes stimulables ou  « intelligents » à base de polypeptides dont la structure mime celle des virus, et plus récemment des polymersomes chargés à la fois en drogue anticancéreuse et en nanoparticules magnétiques. Ces polymères sont constitués de deux parties. Le poly(triméthylène carbonate), un polyester biocompatible et biodégradable, compose l’intérieur hydrophobe des vésicules. De nature peptidique, le polyglutamate constitue la couche extérieure hydrophile répulsive, à laquelle on peut aisément greffer un agent de ciblage tel qu’un anticorps.

Les chercheurs ont été les premiers à incorporer des nanoparticules magnétiques d’oxyde de fer au sein des membranes des polymersomes au plus près du médicament encapsulé, la doxorubicine, un puissant anticancéreux aux nombreux effets secondaires. En collaboration avec le Laboratoire de Résonance Magnétique des Systèmes Biologiques de l’université Bordeaux 2, les chercheurs ont montré que ces polymersomes magnétiques pouvaient non seulement être d’excellents agents de contraste pour l’imagerie IRM, mais aussi être attirés et guidés par un simple aimant. De plus, les nanoparticules magnétiques, soumises à des champs magnétiques radio-fréquences, s’échauffent comme avec une plaque de cuisson par induction ! C’est ce qu’on appelle l’hyperthermie magnétique.

Les chercheurs viennent pour la première fois de mettre en évidence, in vitro, la libération contrôlée de la doxorubicine par des polymersomes, induite par hyperthermie. Ainsi, le taux de libération de la doxorubicine est augmenté d’un facteur 2 par application d’un champ magnétique oscillant à une fréquence de 500kHz pendant 30 minutes, sans élévation de la température corporelle.

La stratégie, pour le contrôle de la libération du principe actif, repose sur l’échauffement à une échelle très locale (nanométrique) à l’intérieur même de la membrane des nanovecteurs. Cette augmentation de température confinée induit une fluidification de la membrane des polymersomes ce qui accélère la libération de la substance chimiothérapique.

Un brevet a été déposé et des études biologiques in vitro et in vivo sont en cours dans le cadre d’un projet européen baptisé Nanother portant sur le développement de la nanomédecine en cancérologie et impliquant dix-huit partenaires académiques et industriels, dont trois unités CNRS bordelaises.

 

lecommandoux

 

A gauche : préparation des vésicules par « nano-précipitation » en versant un tampon aqueux dans un mélange de copolymère et de nanoparticules d’oxyde de fer rendues hydrophobes.
A droite : image par cryo-microscopie électronique d’une vésicule montrant un manteau de nanoparticules magnétiques. La flèche schématise la libération de doxorubicine, qui est fortement accélérée par induction magnétique radio-fréquences.

© Sébastien Lecommandoux

 

 

Référence

C. Sanson, O. Diou, J. Thévenot, E. Ibarboure, A. Soum, A. Brûlet, S. Miraux, E. Thiaudière, S. Tan, A. Brisson, V. Dupuis, O. Sandre, S. Lecommandoux
Doxorubicin Loaded Magnetic Polymersomes: Theranostic Nanocarriers for MR Imaging and Magneto-Chemotherapy
ACS Nano 2011,5 (2), 1122-1140, DOI: 10.1021/nn102762f

 

Contacts chercheurs 

Sébastien Lecommandoux, Laboratoire de Chimie des Polymères organiques (Bordeaux)

Courriel : lecommandoux@enscbp.fr

Tél : 05 40 00 22 41

 

Olivier Sandre, Laboratoire de Chimie des Polymères organiques (Bordeaux)

Courriel : olivier.sandre@ipb.fr

Tél : 05 40 00 36 95

 

Contacts institut

Christophe Cartier dit Moulin, Jonathan Rangapanaiken

 

14 mars 2011

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