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Une équipe autralo-canadienne a mis au point une nouvelle nanoparticule capable de transporter des médicaments en toute sécurité dans l’environnement acide de l’estomac et dans les intestins. Constitué de particules poreuses de dioxyde de silicium et stabilisé par une protéine de petit-lait, ce nouveau transporteur permet de cibler des tissus ou des cellules spécifiques sur la base de différences de pH, améliorant ainsi l’efficacité tout en réduisant les effets secondaires. À faible pH, la protéine devient un gel qui obture les pores, piégeant le médicament à l’intérieur. À pH plus élevé, le gel se dissout, les pores s’ouvrent et permettent la libération des molécules médicamenteuses. À plus long terme, cette nouvelle technologie pourrait même être capable de distinguer les cellules 
cancéreuses des cellules saines.

Valérie Désyroy
Chef de pupitre science et techno

Kleitz-2Parmi les découvertes récentes dans le domaine des nanomatériaux, les nanoparticules de silice mésoporeuse ( MSN ) se sont révélées être l’une des meilleures promesses en matière d’administration de médicaments contrôlée et ciblée.

Le Professeur Freddy Kleitz, du département de Chimie de l’Université Laval, est l’un des experts mondiaux qui se spécialise dans cette technologie. Récemment, son groupe de recherche, associé à l’équipe du Professeur Shi Zhang Qiao ( Université du Queensland, Australie ), a mis au point un nouveau nanotransporteur. Leurs résultats ont été publiés dans la prestigieuse revue Angewandte Chemie.

Les avantages de cette technologie découlent de la facilité de synthèse de ce nanotransporteur, de la taille flexible des particules et des pores, de la polyvalence des surfaces chimiques et des capacités de chargements / déchargements de cargaisons diverses, allant de petites molécules ( par exemple, l’ibuprofène ) à des molécules très grandes ( par exemple, le siARN ). Ce sont toutes ces qualités qui, aujourd’hui, positionnent les MSN comme candidates en tête de liste des transporteurs de la prochaine génération thérapeutique.

Grâce à une protéine de petit-lait

Dans ce cas précis, les chercheurs ont combiné une protéine présente dans le lait de vache et de brebis – la ß-lactoglobuline – à de la silice mésoporeuse pour créer un nouveau type de nanoparticule fonctionnalisée d’environ 150 nanomètres de diamètre. Pendant sa formation, des micelles de transioactifs sont utilisées pour créer des pores dont la taille varie de 2 à 5 nanomètres. Le Pr Kleitz les compare à « de toutes petites éponges ». Ces pores peuvent être imprégnés avec des molécules médicamenteuses, puis l’extérieur de la particule est revêtu de ß-lactoglobuline. En modifiant légèrement les chimies de cette dernière, les chercheurs ont été en mesure d’ajuster la nature sensible de la protéine aux pH. Dans des conditions de faible pH, la ß-lactoglobuline polymérise ( comme des fils de laine qui se tricoteraient en écharpe ), créant ainsi un gel qui obture les pores, bloquant la libération du médicament. Dans un milieu à pH plus élevé, le gel se désassemble, et les pores sont maintenant ouverts et libres de laisser passer les molécules médicamenteuses.

En principe, tous les types de médicaments ou suppléments alimentaires doivent être protégés contre les conditions particulièrement acides du milieu gastrique. Les nouvelles nanoparticules porteuses sont une alternative particulièrement intéressante pour transporter des bioprotéines de moins de 4 nm et les livrer à l’intestin ou au côlon. Des essais avec une simulation de fluides gastriques démontrent que les particules restent fermées dans l’estomac, qui a un pH compris entre 1 et 2, mais qu’elles s’ouvrent dans l’intestin, dont le pH est supérieur à 5. En optimisant la sensibilité des particules, on pourrait améliorer le ciblage et réduire les effets secondaires.

Soigner des tissus cancéreux ?

Un des intérêts principaux ici pourrait donc être l’administration de probiotiques et de substances nutritives qui régulent la flore intestinale et le côlon.

Dans les laboratoires du Pr Kleitz, des particules de silice semblables peuvent également être fonctionnalisées différemment pour permettre le ciblage et l’administration de médicaments anticancéreux à des tissus malades, puisqu’il y existe une différence de pH entre les cellules saines et cancéreuses. Le Pr Kleitz précise également que le potentiel de ces MSN est plus vaste et n’est pas limité au transport médicamenteux, puisque des particules de plus grande taille peuvent être synthétisées afin de fournir de plus grandes espèces.

Le chercheur souligne toutefois qu’il est actuellement un peu prématuré de parler d’applications concrètes. Une « start-up » faisant usage de ces produits nutraceutiques existe à Québec ( sans toutefois utiliser de nanotransporteurs de silice ). Néanmoins, compte tenu des excellentes propriétés du système développé par le Pr Freddy Kleitz, il pourrait être dans la course pour des préapplications cliniques, et pourquoi pas d’une commercialisation future. Actuellement, l’utilisation de la ß-lactoglobuline dans le dispositif de délivrance de médicaments a déjà été brevetée par des anciens chercheurs de l’Université Laval


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