D’autre part, une chaîne de PEG possède à la fois des caractéristiques hydrophiles et hydrophobes. En conséquence, son caractère hydrophobe empêche l’hydratation des têtes polaires des phospholipides de la bicouche entraînant ainsi une faible encapsulation, une déstabilisation des liposomes et une fuite probable du PA encapsulé (Unezaki et al., 1994). Par conséquent, plusieurs amphiphiles contenant des sphingolipides, des acides gras et leurs sels dérivés, du CHOL conjugués avec des polymères tels que le polyoxyéthylène et de polyglycérol ou encore des lipopolymères à base de vinyl, poly (2-oxazoline) ou polyacide-aminés ont été rapportés et semble constituer des alternatives intéressantes (Yuda et al., 1996). En outre, la présence de macromolécules telles que le PEG à la surface des liposomes peut réduire les interactions des liposomes avec les cellules et entraver leur pénétration dans le tissu tumoral, ce qui réduit éventuellement l’accumulation de liposomes dans la tumeur. En effet, Hong et al. ont démontré que l’utilisation de liposomes PEGylés n’a pas d’avantages en terme de maximisation de l’accumulation de liposomes encapsulant la doxorubicine dans les sites tumoraux comparés aux liposomes non PEGylés (Hong et al., 1999).
Un autre inconvénient réside dans la circulation systémique prolongée, combinée au risque accru d’une extravasation de ces liposomes dans les tissus non pathologiques ce qui peut conduire à une toxicité indésirable. Par exemple, l’administration du Caelyx® provoque une toxicité cutanéo-muqueuse sévère lors du traitement du cancer métastatique du sein et de la prostate (Lotem et al., 2000). Cet effet secondaire est dénommé « syndrome main-pied » car il provoque une nécrose des téguments réversible à l’arrêt du traitement qui, cependant, constitue la toxicité limitant la dose. Ce syndrome est supposé être dû à l’extravasation des liposomes PEGylés chargés de doxorubicine dans les tissus cutanés où ils libèrent lentement la doxorubicine, ce qui endommage les couches basales de la peau.Par ailleurs, une étude réalisée par Hong et al. qui porte sur la comparaison entre deux formes liposomales, PEGylée et non PEGylée, de doxorubicine n’a pas montré de différence significative en termes d’efficacité anticancéreuse et de survie en dépit d’une aire sous la courbe (en anglais « area under curve », AUC) plus élevée des liposomes PEGylés (Hong et al., 1999).
4. Liposomes de 3
èmegénération
4.1. Définition
Les liposomes à ciblage actif sont ceux dont la surface est décorée à l’aide d’un ligand spécifique, tel que les anticorps monoclonaux ou des fragments d’anticorps, les peptides, les facteurs de croissance, les glycoprotéines ou les glucides, capable de reconnaître un récepteur
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cellulaire spécifique surexprimé au niveau du site cible en vue d’augmenter la sélectivité de l’interaction liposome-cellules et de favoriser l’internalisation des liposomes dans des cellules cibles par endocytose médiée par ce récepteur.
La méthode de préparation de liposomes à ciblage actif la plus largement utilisée consiste à mélanger les liposomes préformés composés d’un lipide-PEG comportant un groupe maléimide à l’extrémité de la chaîne PEG avec des fragments d’anticorps (scFv ou Fab) à groupe thiol réduit. Les fragments d’anticorps seront liés à la surface des liposomes par l’intermédiaire du groupe maléimide formant ainsi une liaison thioéther stable (Immordino et al., 2006).
4.2. Approches du ciblage actif
Deux approches de ciblage ont été investiguées : le ciblage des cellules tumorales et le ciblage des cellules endothéliales des néovaisseaux tumoraux.
L’avantage du ciblage actif des cellules tumorales réside dans l’amélioration de l’internalisation des liposomes chargés en PA dans les cellules cibles (Kirpotin et al., 2006). Les inconvénients proviennent du fait qu’un certain nombre d’obstacles anatomiques et physiologiques doivent être surmontés avant que ces liposomes ciblés se fixent aux cellules cancéreuses. Il s’agit notamment de la présence de péricytes, cellules musculaires lisses et des couches de fibroblastes entre les cellules endothéliales et tumorales, de la densité cellulaire élevée à l’intérieur de tumeurs malignes solides, et de la pression interstitielle élevée qui est typique des tumeurs (Jain and Stylianopoulos, 2010). Il en résulte que ces liposomes ciblés ont des difficultés à trouver leurs cellules cibles, et ne parviennent généralement pas à démontrer un avantage par rapport aux liposomes à ciblage passif. La distribution et l’accumulation des liposomes dans la tumeur se fait par extravasation (ciblage passif) qui est un mécanisme commun aux liposomes de 2ème et 3ème génération et par conséquent aucune amélioration de la distribution tumorale n’est apportée par le ciblage actif (Riviere et al., 2011). En outre, la libération intracellulaire est uniquement une exigence pour l’activité thérapeutique des macromolécules (siARN, peptides) qui sont incapables de franchir la membrane plasmique (Lammers et al., 2012). L’internalisation peut être médiée dans ce cas via des ligands spécifiques ou par incorporation d’agents fusogènes (lipides, peptides, etc) au niveau de la bicouche capables de fusionner avec la membrane cellulaire, ou de la perturber, pour aboutir à la libération cytoplasmique du PA (Allen and Cullis, 2013). Tandis que les PA hydrophobes de faible MM tels que la doxorubicine ou la vincristine peuvent franchir la membrane plasmique des cellules sous la forme non chargée par diffusion passive selon leur gradient de concentration, certains PA hydrophiles utilisent des transporteurs membranaires de la cellule. Par exemple, la cytosine arabinoside pénètre dans les cellules par l’intermédiaire du
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transporteur de nucléosides. Par ailleurs, le ciblage actif augmente l’internalisation des liposomes par les cellules cibles en fonction de facteurs tels que la perméabilité du système vasculaire (Jain and Stylianopoulos, 2010), la pénétrabilité de la tumeur (Jain and Stylianopoulos, 2010), la densité de l’antigène (Park et al., 2002) et l’affinité du ligand pour le récepteur (Orcutt et al., 2012). Il en résulte une amélioration thérapeutique absente ou faible. Par ailleurs, les anticorps ou leurs fragments, ou tout autre ligand ne doivent pas être couplés aux têtes polaires des lipides de la bicouche. Le couplage des ligands doit avoir lieu à l’extrémité des chaînes de PEG greffées à la surface des liposomes (Ahmad et al., 1993) afin que l’anticorps soit accessible au récepteur cellulaire et que la liaison ligand-récepteur ne soit pas masquée par la présence de PEG (Maruyama et al., 1995). Enfin, l’efficacité de ciblage est liée à la densité des récepteurs à la surface cellulaire (Park et al., 2002). Cette densité apparente du récepteur peut être augmentée en combinant des agents de ciblage qui se lient à des combinaisons de ligands (Laginha et al., 2005). À l’heure actuelle, la seule formulation d’immunoliposomes en cours d’essais cliniques est le liposome PEGylé chargé de doxorubicine ciblé avec le fragment F(ab′)2 de l’anticorps monoclonal humain GAH, qui est capable de reconnaître les cellules du cancer de l’estomac, du côlon et du sein (Matsumura et al., 2004).
En vue de surmonter partiellement les limitations mentionnées ci-dessus (i.e. barrières anatomiques) en ce qui concerne le ciblage actif des cellules tumorales, certains liposomes chargés de PA anticancéreux ont été fonctionnalisés avec des ligands qui reconnaîssent des récepteurs exprimés à la surface des cellules endothéliales des néovaisseaux tumoraux dans le but d’exercer leur effet cytotoxique sur les cellules endothéliales et de priver ainsi les cellules tumorales d’oxygène et de nutriments acheminés via le sang. Le ciblage actif des néovaisseaux est considéré potentiellement plus efficace que le ciblage actif des cellules tumorales. En effet, le ciblage actif des cellules endothéliales ne dépend pas de l’extravasation ni de la pénétration des liposomes fonctionnalisés à travers les péricytes, les cellules musculaires lisses et/ou les couches de fibroblastes. De plus, ces liposomes rencontrent fréquemment leurs récepteurs cibles au cours de leur circulation sanguine et ne sont pas inhibés par la densité élevée des cellules tumorales et la pression élevée du fluide interstitiel. Les liposomes qui ciblent les néovaisseaux trouvent, fixent et tuent plus facilement leurs cellules cibles que les liposomes ciblant les cellules cancéreuses (Lammers et al., 2012). En outre, les liposomes qui ciblent les néovaisseaux tumoraux peuvent aussi être conçus de manière à libérer le PA dans le système vasculaire de la tumeur lors de la liaison à leurs récepteurs, permettant ainsi au PA de faible MM de pénétrer profondément dans le tissu interstitiel de la tumeur. Des liposomes furtifs chargés de doxorubicine fonctionnalisés par la séquence peptidique arginine-glycine-acide
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aspartique (RGD) en vue de cibler les intégrines surexprimées au niveau de l’endothélium angiogénique, ont montré une efficacité thérapeutique intéressante sur le neuroblastome, le mélanome et le cancer du côlon dans des modèles in vivo (Schiffelers et al., 2003).