Des nanoparticules en bioverre pour réparer nos os
Julian Jones est un expert en verre bioactif, un matériau capable de stimuler la régénération osseuse. Professeur en biomatériaux à l’Imperial College London, il a consacré une grande partie de sa carrière à mieux comprendre les propriétés de ce matériau. Toutefois, c’est en 2015 qu’une rencontre particulière a donné à ses recherches un formidable coup d’accélérateur: Le professeur et son équipe ont croisé Alessandra Pinna qui menait des recherches sur les propriétés antioxydantes des minuscules particules de l’oxyde de cérium appelées nanocéria. Jusque-là, le professeur Jones suivait le destin des nanoparticules bioactives à l’intérieur des cellules avec la spécialiste en bioimagerie Alexandra Porter. Ensemble, les trois scientifiques ont rapidement réalisé le potentiel que comporterait la combinaison des deux nanoparticules pour traiter l’ostéoporose et ont décidé de lancer un projet sur ce thème sous l’acronyme INTO (Inorganic therapeutic nanoparticles for osteoporosis). «À l’époque, nous développions des implants en bioverre poreux capables de libérer des ions de strontium si un patient présentait un trou de grande taille dans l’os. Mais, dans la plupart des cas, les patients atteints d’ostéoporose ne présentent pas ce type de trous: leurs os ont une densité faible et un risque élevé de fracture; il est donc nécessaire d’utiliser un traitement oral ou injectable», se rappelle le professeur Jones. «Nos nanoparticules existantes étaient déjà absorbées par toutes les cellules dans leur cytoplasme. Elles pouvaient se biodégrader à l’intérieur des cellules, libérant les ions de strontium qui peuvent stimuler les cellules de formation osseuse (ostéoblastes) et inhiber l’activité de dégradation osseuse (ostéoclastes). En y ajoutant les nanocéria, nous pouvons maintenant également nettoyer les radicaux libres et améliorer encore la prévention de perte osseuse». Le processus de développement consiste en deux tâches principales: synthétiser les nanoparticules de silice mésoporeuse biodégradable par un procédé sol-gel et créer les nanocéria par une méthode de coprécipitation et le traitement par microondes avant de l’enfermer dans un réseau de silice. Au cours du projet, l’équipe a exposé les nouveaux dispositifs à différents types de cellules osseuses et de cellules souches de moelle osseuse. Les résultats prouvent que les particules d’INTO sont capables aussi bien de promouvoir l’ostéogenèse que d’inhiber les radicaux libres (espèces réactives de l’oxygène). En outre, une dose seuil a été déterminée, en dessous de laquelle les cellules peuvent bénéficier de l’activité ostéogène et antioxydante des nanoparticules sans être endommagées. Le traitement résultant consiste en une combinaison qui présente du potentiel pour traiter l’ostéoporose — les particules peuvent renforcer les os ostéoporiques en stimulant les mécanismes naturels de régénération, en réduisant les fractures ostéoporiques et en améliorant la mobilité et la qualité de vie de millions de patients, d’après le professeur Jones — mais également pour traiter d’autres maladies. «Nous avons obtenu des résultats prometteurs en encourageant la croissance de cellules nerveuses (excroissance des neurites). Donc, si nous parvenons à faire traverser la barrière hématoencéphalique à nos minuscules particules, elles pourraient être utilisées dans le traitement contre la maladie de Parkinson. Nous avons également des nanoparticules qui ont connu un certain succès dans l’élimination de cellules cancéreuses sans endommager les cellules saines. Les nanocéria pourraient fonctionner en synergie avec nos nanoparticules afin d’élargir la fenêtre de la dose dans laquelle nos nanoparticules seraient efficaces», ajoute avec enthousiasme le professeur Jones. La prochaine étape, évidemment, comprend les essais précliniques. Le professeur Jones et son équipe ont déjà effectué leur demande pour un financement supplémentaire afin d’explorer le potentiel de leurs nanoparticules dans le traitement contre la maladie de Parkinson. En outre, ils organisent une importante proposition conjointe à propos du traitement contre le cancer et des particules de bioimagerie (une combinaison de particules mésoporeuses et d’or pour le diagnostic précoce du cancer), avec le regard posé sur la prochaine étape en vue de concrétiser la technologie dans le domaine clinique. Leur objectif: découvrir si le ciblage actif de cellules cancéreuses spécifiques peut améliorer l’administration des nanoparticules.
Mots‑clés
INTO, ostéoporose, bioverre, nanocéria, nanotechnologie, os, implant
