Les nanotechnologies peuvent-elles ralentir la progression de l'arthrose?
Il n'existe toujours pas de remède contre l'arthrose. Cependant, une approche nanotechnologique innovante peut aider à envoyer des agents thérapeutiques plus profondément dans le cartilage affecté et à rester actifs plus longtemps.
Principalement une condition associée aux personnes âgées, l'arthrose est une maladie débilitante.
Affectant le cartilage des articulations du corps, l'arthrose touche environ 26 millions de personnes aux États-Unis.
Parfois, la condition commence par une blessure ou des dommages liés à la maladie à l'articulation.
À d'autres moments, cela est dû à l'usure causée par des années d'utilisation.
Dans tous les cas, il n'existe actuellement aucun moyen d'arrêter sa progression. Dans l'état actuel des choses, les seules options disponibles sont des médicaments pour soulager la douleur associée.
Au fur et à mesure que la population vieillit et s'alourdit - deux facteurs de risque d'arthrose - cela devient un problème encore plus grave.
De plus, la douleur étant le symptôme prédominant, l'arthrose contribue à la crise de la dépendance aux opioïdes. Il est plus urgent que jamais de trouver des moyens novateurs d’intervenir dans la marche en avant de cette maladie.
Le problème de la délivrance de médicaments
Récemment, des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT) à Cambridge se sont impliqués. Ils ont exploré des moyens d'utiliser la nanotechnologie pour améliorer les médicaments expérimentaux contre l'arthrose.
Ils ont publié leurs résultats dans la revue Médecine translationnelle plus tôt cette semaine.
Au fil des ans, les scientifiques ont opposé un large éventail de produits chimiques à l'arthrose. Certains se sont révélés prometteurs sur des modèles animaux, mais à ce jour, aucun ne s'est avéré utile chez les patients humains.
Les auteurs de la nouvelle étude estiment que «[l ]une de ces lacunes est enracinée dans une administration inadéquate des médicaments».
C'est pour deux raisons principales. Premièrement, les articulations manquent de sang, ce qui signifie que les spécialistes doivent injecter des médicaments directement dans les articulations elles-mêmes. Deuxièmement, le drainage lymphatique a tendance à éliminer rapidement les composés injectés dans les articulations.
Pour surmonter cet obstacle, les scientifiques se sont concentrés sur la conception d'un moyen d'administrer et de conserver les médicaments dans l'articulation pendant plus longtemps tout en plongeant plus profondément dans le cartilage, apportant ainsi les médicaments directement aux cellules où ils sont nécessaires.
Le médicament sur lequel ils se sont concentrés était le facteur de croissance analogue à l'insuline 1 (IGF-1), un composé qui s'est révélé prometteur dans certains essais cliniques. Ce facteur de croissance favorise la croissance et la survie des chondrocytes, qui sont les cellules qui composent le cartilage sain.
Petites sphères
Les chercheurs ont conçu une molécule sphérique à l'échelle nanométrique comme support de l'IGF-1. La molécule est composée de nombreuses branches, appelées dendrimères, qui émanent d'un noyau central.
Chaque branche se termine par une région chargée positivement qui est attirée par la charge négative à la surface des chondrocytes.
Les molécules comprennent également un bras polymère oscillant qui recouvre et neutralise par intermittence les charges positives. Les chercheurs ont attaché des molécules d'IGF-1 à la surface de cette sphère et ont injecté le composé dans les articulations des rats.
Une fois que ces particules sont dans le corps, elles se lient au cartilage et le drainage lymphatique ne peut pas les éliminer. À partir de là, ils peuvent commencer à se diffuser dans les tissus.
Cependant, les sphères ne se lient pas de manière permanente, car cela les maintiendrait verrouillées à la surface du cartilage. Le bras flexible en polymère recouvre parfois les charges, permettant à la molécule de se déplacer et de s'immerger plus profondément dans le tissu.
«Nous avons trouvé une plage de charge optimale afin que le matériau puisse à la fois lier le tissu et se détacher pour une diffusion plus poussée, et ne pas être si fort qu'il reste coincé à la surface.»
L'auteur principal de l'étude Brett Geiger, un étudiant diplômé du MIT
Lorsque l'IGF-1 est introduit dans les chondrocytes, il induit la libération de protéoglycanes, ou de la matière première du cartilage. L'IGF-1 encourage également la croissance cellulaire et réduit le taux de mort cellulaire.
Élargir la fenêtre thérapeutique
Les chercheurs ont injecté cette molécule hybride dans les articulations des rats. Il avait une demi-vie de 4 jours (le temps qu'il faut au médicament pour réduire de moitié son volume initial), ce qui est environ 10 fois plus long que lorsque les scientifiques injectent l'IGF-1 seul. Surtout, son effet thérapeutique a duré 30 jours.
Par rapport aux rats qui n'ont pas reçu le médicament, ceux qui l'ont fait ont vu des lésions articulaires réduites. En outre, il y avait une réduction significative de l'inflammation.
Bien sûr, le cartilage de rat est beaucoup plus fin que celui des humains; le leur mesure environ 100 micromètres d'épaisseur, tandis que celui d'un humain est plus proche de 1 millimètre.
Dans une expérience distincte, les scientifiques ont prouvé que ces molécules étaient capables de pénétrer à une épaisseur qui serait pertinente pour un patient humain.
Ce n'est que la première phase de recherche sur l'utilisation de ces molécules pour administrer des médicaments dans le cartilage. L'équipe prévoit de continuer dans le même sens et d'étudier d'autres produits chimiques, y compris des médicaments qui bloquent les cytokines inflammatoires et les acides nucléiques, y compris l'ADN et l'ARN.
L'étude est accompagnée d'un éditorial sur l'utilisation de la nanotechnologie dans la recherche sur l'arthrose. L'auteur, Christopher H. Evans, écrit:
«Ce sont des données très encourageantes. […] [T] il n’existe aucun autre système d’administration de médicaments qui puisse influencer le métabolisme des chondrocytes in situ sur toute l’épaisseur du cartilage articulaire de manière durable. »
Bien que la nouvelle méthode n'en soit qu'à ses débuts, cette approche pourrait éventuellement signifier que les médecins pourraient ralentir considérablement l'évolution de l'arthrose avec des injections bihebdomadaires ou mensuelles.
