Le corps humain est composé de milliers de minuscules vaisseaux lymphatiques qui transportent les globules blancs et les protéines dans tout le corps, comme une autoroute du système immunitaire. Il est remarquablement efficace, mais s’il est endommagé par une blessure ou un traitement contre le cancer, tout le système commence à tomber en panne. La rétention d’eau et l’enflure qui en résultent, appelées lymphœdème, ne sont pas seulement inconfortables, elles sont également irréversibles.
Lorsque les vaisseaux lymphatiques échouent, leur capacité à pomper le liquide est généralement compromise. Les chercheurs du Georgia Institute of Technology ont mis au point un nouveau traitement utilisant des nanoparticules capables de réparer le pompage des vaisseaux lymphatiques. Traditionnellement, les chercheurs dans le domaine ont essayé de faire repousser les vaisseaux lymphatiques, mais la réparation de l’action de pompage est une approche unique.
« Avec de nombreux patients, le défi est que les vaisseaux lymphatiques qui existent encore chez le patient ne fonctionnent pas. Ce n’est donc pas que vous ayez besoin de développer de nouveaux vaisseaux que vous pouvez considérer comme des tubes, c’est que vous devez amener les tubes à travail, qui pour les vaisseaux lymphatiques signifie pomper », a déclaré Brandon Dixon, professeur à la George W. Woodruff School of Mechanical Engineering. « C’est là que notre approche est vraiment différente. Elle délivre un médicament pour aider les vaisseaux lymphatiques à pomper à l’aide d’une nanoparticule qui peut s’écouler dans les vaisseaux malades eux-mêmes. »
Les chercheurs ont publié leurs découvertes dans « Lymphatic-Draining Nanoparticles Deliver Bay K8644 Payload to Lymphatic Vessels and Enhance Their Pumping Function » dans Avancées scientifiques en février.
L’avantage de la nanotechnologie pour l’administration de médicaments
Le médicament utilisé par les chercheurs, S-(-)-Bay K8644 ou BayK, cible normalement les canaux calciques de type L qui permettent aux muscles squelettiques, cardiaques et endocriniens de se contracter. En effet, l’application de BayK dans tout le corps entraînerait des convulsions et des spasmes.
L’utilisation de nanoparticules conçues pour s’écouler dans les vaisseaux lymphatiques après l’injection concentre le médicament uniquement dans les vaisseaux lymphatiques, drainant le site d’injection. En conséquence, le médicament est disponible dans les vaisseaux lymphatiques à une dose localement élevée. Lorsque la lymphe est finalement renvoyée dans la circulation, elle est tellement diluée dans le sang qu’elle n’affecte pas les autres systèmes du corps, ce qui rend le médicament pour les applications de lymphœdème à la fois ciblé et sûr.
« Les tissus lymphatiques fonctionnent comme des bassins fluviaux – au niveau régional, vous avez des vaisseaux qui drainent le liquide de vos tissus », a déclaré Susan Thomas, professeure agrégée Woodruff de génie mécanique au Parker H. Petit Institute for Bioengineering and Bioscience. « Cette méthode revient à mettre des nanoparticules dans la rivière pour aider la rivière à mieux couler. »
La recherche est le mélange parfait de l’expertise respective de Dixon et Thomas. Le laboratoire de Dixon étudie depuis des années le fonctionnement des lymphatiques dans des modèles animaux. Thomas conçoit des technologies d’administration de médicaments à base de nanoparticules qui se déploient dans le système lymphatique.
« Il développe des outils d’analyse et des modèles de maladies liés au système lymphatique, et je développe des technologies d’administration de médicaments ciblant la lymphe », a déclaré Thomas. « S’attaquer au lymphœdème en tant que maladie largement répandue pour laquelle il n’existe pas de thérapies efficaces était l’occasion idéale de tirer parti de nos forces pour, espérons-le, faire progresser le développement de nouvelles stratégies pour servir cette population de patients mal desservie.
Tester la thérapie
Les équipes de laboratoire Dixon et Thomas ont testé la formulation en utilisant des modèles de rongeurs. Ils ont d’abord cartographié le système de ganglions lymphatiques du modèle en injectant une substance fluorescente pour voir comment il se déplaçait. Ensuite, ils ont appliqué un brassard de pression pour mesurer la façon dont le système lymphatique ne fonctionne pas lorsqu’il est compromis. À partir de là, ils ont évalué comment la formulation de BayK dans une nanoparticule de drainage lymphatique influençait les effets du médicament. Le système d’administration a permis au médicament d’agir dans le vaisseau lymphatique, comme en témoigne l’augmentation du pompage des vaisseaux et la restauration de la pression de pompage, et a considérablement réduit la concentration de BayK dans le sang, qui est généralement associée à des effets secondaires indésirables.
Les chercheurs étendent la formulation à des modèles de maladies plus avancés pour la rapprocher de l’application humaine. Ils exploreront également comment il peut être utilisé pour prévenir ou traiter le lymphœdème en combinaison avec d’autres thérapies existantes ou nouvelles en cours de développement.
