Une équipe israélienne met au point une puce en silicone pour soigner Alzheimer
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Une équipe israélienne met au point une puce en silicone pour soigner Alzheimer

Des chercheurs du Technion et de Bar-Ilan ont conçu une nanopuce qui contourne la barrière hémato-encéphalique et libère une protéine qui ralentit la progression de la maladie

Illustration de neurones. (Crédit : whitehoune; iStock by Getty Images)
Illustration de neurones. (Crédit : whitehoune; iStock by Getty Images)

Des chercheurs de l’Institut israélien de technologie (Technion) et de l’Université Bar-Ilan ont mis au point une technologie qui, ils l’espèrent, contribuera à freiner la progression de la maladie d’Alzheimer.

L’étude a récemment fait l’objet d’un article de la revue Small, qui en a même fait sa une. Elle a été menée par la professeure Ester Segal et Michal Rosenberg, étudiante en doctorat de la faculté de biotechnologie et d’ingénierie alimentaire du Technion, avec leurs partenaires, le professeur Orit Shefi et Neta Zilony-Hanin, étudiante en doctorat de la faculté d’ingénierie de l’Université Bar-Ilan.

La maladie d’Alzheimer, la forme la plus courante de démence, est une maladie neurodégénérative dont les symptômes comprennent des pertes de mémoire, des troubles de la parole, des problèmes d’orientation et des troubles moteurs importants.

Elle touche principalement les personnes âgées, et on observe une prévalence d’environ 30 % chez les 85 ans et plus. En raison de l’augmentation de l’espérance de vie, l’incidence globale de la maladie s’est accrue et elle est aujourd’hui considérée comme l’épidémie du 21e siècle.

La principale cause de la maladie est l’accumulation d’une protéine appelée bêta-amyloïde (Aβ) dans les tissus du cerveau. La protéine bloque et tue les cellules nerveuses, aussi appelées neurones, dans différentes régions du cerveau. Cela conduit, en partie, à la dégradation des « mécanismes cholinergiques », les neurones responsables de la fonction cérébrale.

La recherche a déjà montré que l’administration d’une protéine spécifique, appelée « facteur de croissance neuronale », inhibe les mécanismes cholinergiques et ralentit la progression de la maladie, nous a expliqué la professeure Segal du Technion lors d’une interview téléphonique.

« Chez les personnes atteintes de maladies neurodégénératives, l’expression des protéines du facteur de croissance neuronale est réduite », indique-t-elle.

Les propriétés réparatrices de la protéine sont connues, mais le problème est de savoir comment la faire parvenir au cerveau.

L’administration de la protéine à la zone cible n’est pas une tâche simple, car le cerveau est protégé par la barrière hémato-encéphalique qui empêche l’infiltration de bactéries et de substances nocives dans le sang.

Toutefois, cette barrière protectrice restreint également le passage des médicaments du sang au cerveau, ce qui rend difficile le passage de ceux qui guérissent le cerveau.

Ainsi, les protéines du facteur de croissance neuronale, si elles sont administrées sous forme médicamenteuse, ne traversent pas la barrière, et même si elles le pouvaient, elles ne vivraient pas assez longtemps pour parvenir au cerveau, d’après la chercheuse.

Certains essais cliniques ont déjà commencé à injecter ces protéines directement dans le cerveau au moyen d’un cathéter, mais la procédure est compliquée, invasive et très risquée, ajoute Ester Segal.

Les chercheurs du Technion et de l’Université Bar-Ilan affirment aujourd’hui avoir mis au point des puces de silicium à l’échelle nanométrique qui pourraient relever ce défi.

Les puces permettent l’insertion de la protéine curative directement dans le cerveau et sa libération au niveau du tissu ciblé.

Ces puces, mises au point dans le laboratoire de Segal, ont une structure poreuse à l’échelle nanométrique qui leur permet d’être chargées de grandes quantités de protéines. Grâce à un contrôle précis de diverses caractéristiques, dont la dimension des pores de la puce et les propriétés chimiques de sa surface, les chercheurs ont pu créer une structure de silicone qui retient la protéine sous sa forme active et la libère progressivement, sur une période d’environ un mois, dans la zone cible du cerveau. Après avoir diffusé le médicament, les puces se dégradent en toute sécurité dans le cerveau et se dissolvent, a déclaré le Technion dans un communiqué.

En utilisant des puces comme véhicule, la protéine n’a plus besoin de traverser la barrière hémato-encéphalique, puisqu’elle est insérée directement dans le cerveau. Cela peut se faire de deux façons, a expliqué M. Segal.

Une chercheuse dans les laboratoires du Technion. (Crédit : autorisation)

La première méthode consiste à implanter la puce dans le cerveau. Segal admet que cette procédure est également invasive, car le crâne doit être percé. Mais, dit-elle, elle l’est moins que l’insertion d’un cathéter, puisque la puce n’est pas insérée dans le cerveau lui-même, mais placée sur sa couche externe – la dure-mère, un tissu conjonctif dense qui entoure le cerveau et la moelle épinière. Les chercheurs ont pour ambition, à terme, de pourvoir la puce en médicaments qui se libèrent encore plus graduellement, sur une période d’un an, pour prolonger l’effet du médicament. Actuellement, dans les essais sur des souris, la puce libère les protéines sur une période d’un mois.

La seconde méthode pour amener les protéines au cerveau consiste à utiliser un « pistolet à gènes » – un dispositif qui a été mis au point pour injecter de l’ADN dans les cellules végétales afin de transformer leur structure génétique.

Dans le cadre de l’étude, le professeur Shefi de Bar-Ilan a retravaillé le pistolet, le transformant en « une sorte de vaporisateur nasal » qui injecte la puce de silicium avec les particules de protéines dans le cerveau par le nez, contournant la barrière hémato-encéphalique.

Le nez a des voies d’entrée directes dans le cerveau, explique Segal, « Ce n’est pas pour rien que les toxicomanes sniffent de la cocaïne par le nez ».

C’est la première fois que des chercheurs utilisent avec succès un pistolet à gènes pour délivrer directement des particules dans le cerveau d’un animal vivant, se réjouit-elle.

Après une série d’expériences, les chercheurs ont montré que les deux façons d’introduire la plateforme dans le cerveau des souris « ont conduit au résultat souhaité », a déclaré Michal Rosenberg, la doctorante du Technion. Elle ajoute que la technologie a également été testée sur un modèle cellulaire de la maladie d’Alzheimer, où la libération de protéines a permis de sauver les cellules nerveuses.

L’équipe mène déjà des études pré-cliniques sur des animaux, à Bar-Ilan, explique Ester Segal, et espère les étendre aux essais cliniques si tout se passe comme prévu.

La recherche a été menée avec le soutien de l’Institut de nanotechnologie Russel Berrie du Technion.

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