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Détecter la toxicité des nanoparticules pharmaceutiques

S’il y a encore peu de nano-médica­ments sur le marché, leur nom­bre devrait rapi­de­ment aug­menter dans les années à venir. Mais les poten­tiels effets sec­ondaires des nanopar­tic­ules sur les cel­lules de l’organisme sont encore mal con­nus à ce jour. Le pro­jet Nan­otox­is­creen con­tribuera à mieux les appréhender.

Les nanopar­tic­ules sont un sujet d’étude impor­tant car leurs appli­ca­tions poten­tielles en phar­ma­colo­gie sont très éten­dues. L’emploi de nanomatéri­aux à base de cer­tains polymères per­met par exem­ple de ne libér­er un principe act­if qu’après un stim­u­lus, qui peut être optique, ther­mique, lié au pH… 

Ain­si, un nanomédica­ment peut être déposé sur la peau et ne libér­er son principe act­if que lorsque la peau sera soumise au stim­u­lus adéquat. L’UTC, via le lab­o­ra­toire Génie Enzy­ma­tique et Cel­lu­laire (GEC), étudie depuis plusieurs années la syn­thèse des nanomatéri­aux, teste leurs pro­priétés physi­co-chim­iques et leurs inter­ac­tions avec les cel­lules et les tissus. 

Dans ce cadre, le lab­o­ra­toire a mis au point un cer­tain nom­bre de tech­niques pour la syn­thèse et la car­ac­téri­sa­tion des nanopar­tic­ules. Mais il man­quait une méth­ode pour détecter de façon sys­té­ma­tique et rapi­de leurs effets y com­pris une tox­i­c­ité éventuelle sur des cel­lules humaines. C’est de ce con­stat qu’est né le pro­jet Nanotoxiscreen. 

Objectif : des nanomédicaments pour la peau

Dans le cadre de ce pro­jet, le GEC a démar­ré une col­lab­o­ra­tion avec l’université de sci­ences appliquées de Thuringe, qui développe des microsys­tèmes pour la cul­ture cel­lu­laire pou­vant être observés sous un micro­scope. Nan­otox­is­creen, co-financé par la Région Picardie, accom­pa­gne le pro­jet européen NANODRUG, visant la pré­pa­ra­tion de nanomatéri­aux fonc­tion­nels pour la vec­tori­sa­tion de médica­ments dans la peau. 

« Nous tra­vail­lons donc plus spé­ci­fique­ment sur des médica­ments des­tinés à traiter des mal­adies de peau, surtout des mal­adies inflam­ma­toires, explique Karsten Haupt, enseignant-chercheur et directeur du lab­o­ra­toire GEC. Les nanopar­tic­ules inclus­es dans ces médica­ments resteraient donc dans la peau mais ne pénétr­eraient pas dans l’organisme, leur taille étant trop impor­tante. La taille des nanopar­tic­ules que nous étu­dions est en effet com­prise entre 30 et 70 nm. Elles sont générale­ment com­posées d’un polymère fonc­tion­nel et d’un principe act­if, mais nous pou­vons égale­ment ajouter des nanopar­tic­ules métalliques, ou des nanocristaux mag­né­tiques ou flu­o­res­centes, selon les besoins. »

Observation en direct de l’impact des nanoparticules

Les cel­lules util­isées pour cette étude sont par exem­ple des kératinocytes (cel­lules de peau). Une vari­ante est l’utilisation de cel­lules géné­tique­ment mod­i­fiées qui dis­posent d’un gène qui déclenche la pro­duc­tion d’une pro­téine flu­o­res­cente si la cel­lule subit un stress. 

« Grâce aux microsys­tèmes dévelop­pés par l’université de sci­ences appliquées de Thuringe, nous pou­vons observ­er directe­ment, sous un micro­scope à flu­o­res­cence, l’impact des nanopar­tic­ules sur des cel­lules de peau cul­tivées dans le sys­tème  », explique Karsten Haupt. Ce sys­tème fer­mé présente en effet un avan­tage cer­tain par rap­port aux études clas­siques selon lui : « Un sys­tème fer­mé est plus sim­ple à manip­uler sous micro­scope, car il n’est alors pas néces­saire de plac­er la cul­ture cel­lu­laire sous une atmo­sphère spé­ciale. On pour­rait donc éten­dre ce sys­tème à d’autres types de micro­scopies, telle que la micro­scopie Raman.  » Les don­nées obtenues après les obser­va­tions au micro­scope peu­vent être util­isées pour mod­élis­er l’interaction des par­tic­ules avec la peau, ou la libéra­tion du principe act­if. Cette plate­forme d’observation pour­rait égale­ment être util­isée dans le domaine bio­médi­cal en général, voire en cosmétologie.

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