Un virus M13 a été transformé en un médicament « facteur » capable de traverser la barrière hémato-encéphalique par un groupe de chercheurs italiens de l’Institut italien de technologie, de l’Université de Bologne et de la Fondation Pisana pour la science. L’objectif de l’étude, publiée le Matériaux de santé avancés, est de contourner l’un des obstacles cliniques les plus difficiles en médecine : vaincre la couche de cellules qui défend le cerveau (BEE) pour délivrer des thérapies directement à neurones. Nous sommes habitués à considérer les virus comme des ennemis à vaincre, mais en renversant cette perspective, les scientifiques ont mis au point un bactériophage (un virus qui attaque uniquement les bactéries et c’est inoffensif pour les humains) pour en faire un allié précieux. Les applications possibles de cette technique innovante incluent l’administration ciblée de médicaments contre les cellules tumorales ou le développement de nouveaux traitements contre les maladies neurodégénératives.
Le défi pharmacologique de la barrière hémato-encéphalique
Là barrière hémato-encéphalique (BEE, de l’anglais Barrière hémato-encéphalique) est une couche de cellules endothéliales qui tapisse les vaisseaux sanguins du cerveau, le protégeant agents pathogènes et substances toxiques. Cette « porte » est constituée de cellules fermement « cousues » ensemble à travers joints serrés (jonctions serrées), capable de sceller l’espace intracellulaire. Cette fonction est fondamentale pour la santé, mais représente en même temps un obstacle pharmacologique: selon les estimations rapportées dans l’étude, environ 98% des molécules thérapeutiques ne peuvent pas le traverser.
Les médicaments développés pour traiter les tumeurs, les maladies neurodégénératives ou d’autres pathologies du système nerveux central, s’ils sont injectés dans le sang, restent littéralement « à la porte ». Parmi les solutions issues de la recherche biomédicale figurent : nanoparticules synthétiquesconçu avec des anticorps ou d’autres protéines, mais à ce jour, cette approche s’est révélée peu efficace.
Que sont les bactériophages M13 et pourquoi sont-ils sûrs
Un groupe de chercheurs italiens dirigé par Valentina Castagnola de la Fondation Pisana pour la Science, a décidé d’utiliser le Phages M13 pour résoudre le problème. Ce sont des virus qui font partie d’une famille capable d’infecter exclusivement Escherichia coli. Pour les cellules humaines, en revanche, elles sont totalement inoffensives : elles ne disposent pas des outils nécessaires pour les « pénétrer ». Pour cette raison, le M13 a été choisi comme candidat idéal pour devenir un « facteur » de la drogue. Sûr. De plus, leur abondance dans la nature et leur simplicité de culture en font un vecteur facile et économique à produire à grande échelle en laboratoire.
Les M13 disposent d’un structure allongée et filamenteusepas sphérique comme les virus que nous avons l’habitude de voir. En fait, ils mesurent 900 nanomètres de long et seulement 6 de large.
Transformer un virus en « véhicule », l’étude italienne
Les auteurs de l’étude ont « reprogrammé » ces bactériophages. En résumé, ils ont génétiquement modifié la capside (l’enveloppe protéique qui entoure l’ADN du virus), en lui fournissant un fragment d’anticorps capable de reconnaître des protéines spécifiques des neurones cibles. Le résultat fut une version « sur mesure » du virus capable de cibler uniquement les cellules souhaitées.
Une fois en contact avec la BHE, le phage est activement absorbé par un mécanisme (endocytose médiée par la clathrine) dans lequel de petites vésicules « l’aspirent » dans la cellule. Une fois à l’intérieur, ils évitent le lysosomes (organites responsables de la dégradation des molécules étrangères) et parviennent à passer intacts de l’autre côté de la barrière pour exercer leur fonction thérapeutique.
Un tel « messager » pourrait ouvrir la voie à des thérapies beaucoup plus précises pour les maladies cérébrales, des tumeurs cérébrales aux maladies neurodégénératives, en surmontant l’obstacle de la barrière hémato-encéphalique. En reprogrammant la pointe de la capside, il est en effet possible de reconnaître différents objectifs selon la pathologie. Mais avant d’atteindre la phase clinique, des confirmations sur des modèles expérimentaux et des garanties sur la stabilité du virus une fois introduit dans le corps humain sont encore nécessaires.