3. Le devenir des vecteurs in vivo
3.4 Biocompatibilité des vecteurs
Etant donné le caractère exogène des nanoparticules injectées par voie intraveineuse, celles-ci doivent subir divers tests de toxicité avant de pouvoir être utilisées. Notamment, il faut vérifier que ces matériaux ne sont pas susceptibles d’interagir avec le sang et qu’ils n’induisent pas d’effets thrombogènes ou immunogènes. Par exemple, des ferrofluides ioniques de magnétite et de maghémite stabilisés ou non par des tartrates, injectés par voie intraveineuse dans des souris, se sont avérés hautement toxiques. Ces dispersions ont engendré des réactions inflammatoires sévères, des morts cellulaires et se sont révélées mutagènes179. Afin d’éviter cette déconvenue, le choix initial des matériaux et notamment des macromolécules utilisées dans la fabrication des vecteurs et des agents de contraste doit être fait en prenant soin de vérifier leur hémocompatibilité. Des tests de cytotoxicité in vitro doivent aussi être envisagés pour vérifier l’inertie des particules vis-à-vis des cellules et particulièrement par rapport aux cellules endothéliales, situées à l’interface entre le sang circulant et le tissu vasculaire, qui jouent un rôle clef dans les mécanismes de coagulation du sang114.
Le contexte biomédical et la stratégie de l’étude
4. Problématiques de l’étude
Les matériaux nanocomposites réalisés dans le cadre de notre étude sont conçus à partir d’une structure de base identique, seule les dernières étapes d’habillage de ces vecteurs sont modulées selon l’application recherchée.
La première application (§ 4.1) s’inscrit dans un contexte d’approche thérapeutique dans laquelle les vecteurs sont destinés à l’administration par voie intraveineuse.
La deuxième application (§ 4.2) se situe dans le cadre d’une approche diagnostique qui utilise l’imagerie cellulaire, par phagocytose de nanoparticules magnétiques.
4.1 Synthèse de vecteurs magnétiques à rémanence vasculaire aptes à
transporter des substances bioactives
L’administration d’agents anticancéreux dans l’organisme est un moyen efficace pour enrayer certaines maladies comme les leucémies, les lymphomes, le cancer des testicules ou les tumeurs malignes. Cette méthode est souvent associée à plusieurs thérapies comme la chirurgie et la radiothérapie qui donnent de meilleurs résultats que ces thérapies seules. Néanmoins, la chimiothérapie ne permet pas de guérir la majorité des cancers courants. Détruisant de nombreuses cellules saines, elle entraîne d’importants effets secondaires (anémie, diarrhées, nausées, vomissements, …) et engendre des phénomènes de résistance pléïotropique (MDR : Multi Drug Resistance) conduisant à une inefficacité du traitement180.
L’utilisation des vecteurs en chimiothérapie présente de nombreux intérêts. D’une part, ce moyen permettrait de diminuer les effets secondaires pour deux raisons : la liaison du médicament anticancéreux sur le vecteur empêcherait son activité cytotoxique et elle permettrait de diminuer les doses en ciblant le médicament, là où il doit agir. D’autre part, le ciblage d’une grande quantité d’agents anticancéreux vers des cellules tumorales augmenterait l’efficacité du traitement et permettrait d’éviter les phénomènes de biorésistance. L’association de médicaments anticancéreux et d’agents de ciblage de cellules cancéreuses à un vecteur magnétique permettrait de suivre l’évolution de la tumeur au cours du traitement et donc de faire un suivi diagnostic par IRM.
Dans le cadre de notre étude, des vecteurs seront synthétisés selon la structure décrite dans le schéma (Fig. 4.1). Ils seront constitués notamment : de nanoparticules superparamagnétiques générant un contraste en IRM ; de macromolécules permettant la stabilisation de ces systèmes colloïdaux en milieu physiologique et le greffage d’agents
anticancéreux ; de chaînes de POE augmentant la rémanence vasculaire de l’ensemble et d’un agent de ciblage (peptide) qui permettra la reconnaissance de récepteurs spécifiques situés à la surface des cellules cibles.
L’agent anticancéreux utilisé dans un premier temps sera la doxorubicine qui fait partie de la famille des camptothécines, de la classe des topoisomèrases II qui agit en s’intercalant entre la double hélice de l’ADN des cellules. D’autres médicaments pourront être utilisés pour accroître l’efficacité des traitements. Des agents de ciblage pourront être couplés à la surface des vecteurs sur les extrémités des chaînes de POE. Arap, Pasqualini et Ruoslahti ont isolé des peptides pour cibler un agent antitumoral, la doxorubicine, spécifiquement vers le système vasculaire de tumeurs humaines greffées chez des souris11. Le système vasculaire des tumeurs est une cible intéressante pour le traitement des cancers, car il est composé de cellules endothéliales génétiquement stables qui ne mutent pas en variante résistante au médicament181,182. De plus ces cellules sont plus accessibles aux médicaments et possèdent un mécanisme intrinsèque d’amplification, qui fait que l’élimination d’une seule cellule endothéliale peut inhiber la croissance de 100 cellules tumorales183. Des expériences
in vivo, réalisées sur des souris possédant des tumeurs, ont montré qu’après 35 jours, 100%
des souris pour lesquelles l’immunotoxine a été administrée, ont survécu tandis qu’au bout de 28 jours, toutes les souris traitées par la doxorubicine sont mortes. Ces agents de ciblage ont permis, en augmentant la spécificité du traitement, d’augmenter l’efficacité du médicament tout en diminuant sa toxicité. De tels agents de ciblage permettraient de vectoriser spécifiquement les nanoparticules magnétiques munies de médicaments vers les récepteurs exprimés par les cellules endothéliales du système vasculaire des tumeurs.
Figure 4.1. Représentation schématique des vecteurs magnétiques recherchés dans le cadre de cette étude.
Nanoparticules superparamagnétiques
Macromolécules de dextran
Macromolécules de POE
Agent anticancéreux
Le contexte biomédical et la stratégie de l’étude