Des «nanotransporteurs» d’ADN pour traiter le cancer

Une équipe de recherche de l’Université de Montréal a conçu et validé une nouvelle classe de transporteurs de médicaments génétiquement modifiés 20 000 fois plus petits qu’un cheveu humain. Ils pourraient améliorer considérablement le traitement du cancer et d’autres maladies.

Une étude publiée dans NatureCommunications explique que ces transporteurs moléculaires peuvent être programmés chimiquement pour délivrer des concentrations optimales de médicaments, ce qui les rend plus efficaces que les “véhicules” actuels.

La dose optimale à chaque instant : un défi médical

Alexis Vallée-Bélisle

Alexis Vallée-Bélisle

Crédit : Amélie Philibert | Université de Montréal

L’un des principaux moyens de traiter avec succès la maladie est de délivrer et de maintenir une dose thérapeutique du médicament dans le sang tout au long du traitement. Une dose plus faible réduit l’efficacité et entraîne généralement une résistance aux médicaments, tandis qu’une surexposition augmente les effets secondaires.

Le maintien de la concentration optimale du médicament dans le sang reste un défi majeur de la médecine moderne. Étant donné que la plupart des médicaments se décomposent rapidement, les patients sont obligés de prendre plusieurs doses à intervalles réguliers, et les oublient souvent. Et puisque l’organisme de chaque patient métabolise différemment les médicaments, leur concentration dans le sang varie grandement d’une personne à l’autre.

Alexis Vallée-Bélisle, professeur de chimie à l’Université de Montréal et expert en nanotechnologie inspirée par la nature, a découvert que seulement environ 50% des patients atteints de certaines formes de cancer reçoivent la dose optimale de médicaments pendant la chimiothérapie, a commencé à étudier comment les les systèmes contrôlent et maintiennent la concentration des biomolécules.

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“Nous avons découvert que les organismes vivants utilisent des protéines de transport programmées pour maintenir une concentration précise de molécules spécifiques, par exemple des hormones produites par la glande thyroïde. La force de l’interaction entre ces transporteurs et leurs molécules dicte la concentration exacte de la molécule libre », explique-t-il.

Cette idée simple a amené le chercheur – titulaire de la Chaire de recherche du Canada en bioingénierie et bionanotechnologie – et son équipe à développer des transporteurs de médicaments artificiels qui imitent l’effet naturel du maintien d’une concentration précise de médicament pendant le traitement.

Arnaud Desrosiers, étudiant au doctorat à l’UdeM et premier auteur de l’étude, a d’abord découvert et conçu 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 montré que ces transporteurs artificiels pouvaient être facilement programmés pour délivrer et maintenir une concentration précise du médicament.

“Plus intéressant, nous avons découvert que ces nanoporteurs pouvaient également être utilisés comme réservoir de médicament pour prolonger l’effet du médicament et réduire le nombre de doses pendant le traitement”, précise le doctorant.

“Une autre caractéristique impressionnante de ces nanotransporteurs, ajoute-t-il, est qu’ils peuvent être ciblés sur les parties du corps où le médicament est le plus nécessaire, ce qui devrait, en principe, réduire la plupart des effets secondaires.”

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Souris nanotraitées : cardiotoxicité réduite

Pour illustrer l’efficacité de ces nanoporteurs, l’équipe de recherche a collaboré avec Jeanne Leblond-Chain, pharmacienne à l’Université de Bordeaux en France, le biochimiste Luc DesGroseillers et le pathologiste Jérémie Berdugo de 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.

À l’aide d’un nouveau support de médicament conçu pour la doxorubicine, l’équipe a montré qu’une formulation spéciale du support de médicament retient la doxorubicine dans le sang et réduit considérablement sa libération dans les organes clés tels que le cœur, les poumons et le pancréas.

Chez les souris traitées avec cette formulation, la doxorubicine est restée dans le sang 18 fois plus longtemps et la cardiotoxicité a également été réduite, laissant les souris en meilleure santé, comme en témoigne leur poids normal.

« Une autre caractéristique importante de nos nanoporteurs est leur grande versatilité », souligne Alexis Vallée-Bélisle. Jusqu’à présent, nous avons prouvé le principe de fonctionnement de ces nanoporteurs pour deux médicaments. Mais grâce à la haute programmabilité de la chimie de l’ADN et des protéines, nous pouvons désormais concevoir ces supports pour l’administration précise d’une large gamme de molécules thérapeutiques.

Ces supports pourraient également être combinés avec des supports liposomaux artificiels qui sont actuellement utilisés pour administrer des médicaments à des vitesses différentes.

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Étude clinique sur le cancer du sang ?

L’équipe de recherche veut maintenant confirmer l’efficacité clinique de leur découverte. Parce que son nanoporteur de doxorubicine est programmé pour retenir de manière optimale le médicament dans la circulation sanguine, il pourrait être utilisé pour traiter le cancer du sang, pense-t-elle.

“Nous envisageons de développer des nanoporteurs similaires pour délivrer des médicaments à d’autres sites du corps et augmenter la présence du médicament là où nous trouvons des tumeurs”, conclut Alexis Vallée-Bélisle. Cela améliorerait considérablement l’efficacité du médicament et réduirait en même temps ses effets secondaires.

À propos de cette étude

L’article “Programmable self-regulated molecule puffers for precise sustained drug delivery” par Arnaud Desrosiers et ses collègues a été publié le 2 novembre 2022 dans la revue NatureCommunications. doi : 10.1038/s41467-022-33491-7.

Alexis Vallée-Bélisle est professeur agrégé au Département de chimie de l’Université de Montréal. Il est directeur de la Chaire de recherche du Canada en bioingénierie et bionanotechnologie. Son laboratoire s’inspire de la nature pour développer des nanotechnologies pour le traitement et le suivi des maladies.

Le financement de ces travaux a été assuré par le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada, les Chaires de recherche du Canada, le Fonds de recherche du Québec – Nature et technologie et le Regroupement québécois de recherche sur la fonction, l’ingénierie et les applications des protéines.



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