Des «nanotransporteurs» d’ADN pour traiter le cancer

Une équipe de recherche de l’Université de Montréal a développé et approuvé une nouvelle classe de transporteurs de médicaments faits d’ADN et 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 « transporteurs » actuels.

Dose optimale à tout moment : un défi médical

Alexis Valle-Bélisle

Alexis Valle-Bélisle

Auteur : 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 conduit généralement à une résistance aux médicaments, tandis qu’une surexposition augmente les effets secondaires.

Le maintien de la concentration optimale du médicament dans le sang reste la tâche principale 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.

Après avoir découvert qu’environ 50 % seulement des patients atteints de certains types de cancer reçoivent la dose optimale de médicaments pendant la chimiothérapie, Alexis Vallée-Bellis, professeur de chimie à l’Université de Montréal et expert en nanotechnologies inspirées de la nature, a commencé à étudier comment les systèmes biologiques 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 des concentrations précises de certaines molécules, comme les hormones produites par la glande thyroïde. La force de l’interaction entre ces transporteurs et leurs molécules détermine 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 artificiels de médicaments qui imitent l’effet naturel du maintien de concentrations précises de médicaments pendant le traitement.

Arnaud Derosier, 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 médicament antipaludéen, et l’autre pour la doxorubicine, un médicament couramment utilisé pour traiter le cancer du sein et la leucémie.

Il a ensuite démontré que ces transporteurs artificiels peuvent être facilement programmés pour délivrer et maintenir des concentrations précises de médicaments.

“Plus intéressant encore, nous avons découvert que ces nanoporteurs pouvaient également être utilisés comme réservoir de médicaments pour prolonger l’effet des médicaments et minimiser le nombre de prises pendant le traitement”, explique 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 LeBlon-Chain, pharmacienne à l’Université de Bordeaux, en France, le biochimiste Luc DeGroseilleur et le pathologiste Jeremy Berdugue de l’UdeM, Céline Fiset, pharmacienne à l’Institut de cardiologie de Montréal, et Vincent. De Geer, biochimiste clinique à l’Hôpital Maisonneuve-Rosemont, est affilié à l’UdeM.

En utilisant un nouveau support de médicament développé pour la doxorubicine, l’équipe a montré qu’une formulation spécifique du support de médicament piège 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, ce qui a donné des souris en meilleure santé, comme en témoigne leur prise de poids normale.

“Une autre caractéristique importante de nos nanoporteurs est leur grande polyvalence”, souligne Alexis Vale-Bellis. Jusqu’à présent, nous avons démontré 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 fournir avec précision une large gamme de molécules thérapeutiques.

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

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Un essai clinique pour le cancer du sang ?

Maintenant, l’équipe de recherche vise à confirmer l’efficacité clinique de leur découverte. Parce que son nanoporteur de doxorubicine a été programmé pour contenir de manière optimale le médicament dans le sang, il pourrait être utilisé pour traiter les cancers du sang, pense-t-elle.

“Nous émettons l’hypothèse que des nanoporteurs similaires peuvent être conçus pour délivrer des médicaments à d’autres endroits du corps et maximiser la présence de médicaments là où se trouvent des tumeurs”, conclut Alexis Valle-Bellis. Cela augmenterait considérablement l’efficacité du médicament, tout en réduisant ses effets secondaires.”

À propos de cette étude

“Programmable self-regulatoring molecule buffers for precise sustained drug delivery” par Arnaud Derosier et ses collaborateurs a été publié le 2 novembre 2022 dans la revue NatureCommunications. doi : 10.1038/s41467-022-33491-7.

Alexis Vallée-Belisle est professeur adjoint au Département de chimie de l’Université de Montréal. Il est titulaire 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, le Programme des chaires de recherche du Canada, la Fondation de la recherche du Québec – Nature et technologie et le Regroupement québécois pour la recherche en génie appliqué et en protéines.



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