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Treatment of traumatic brain injury using dye-loaded polymeric nanoparticles

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Des nanoparticules brillantes font la lumière sur le traitement des lésions cérébrales

Une technique pionnière utilise la lumière pour suivre les nanoparticules injectées qui délivrent les médicaments vers le cerveau. Elle pourrait contribuer à la découverte de traitements ciblés plus efficaces pour les traumatismes crâniens.

Santé

Le traumatisme crânien est l’une des causes de décès les plus courantes, en particulier chez les enfants et les jeunes adultes. Ces traumatismes peuvent survenir suite à un coup à la tête ou à des mouvements brusques qui secouent le cerveau dans le crâne. L’une des raisons pour lesquelles ils sont si courants, c’est la multiplicité des situations à l’origine de leur apparition, de la simple chute à l’accident de voiture. «Le cerveau est encapsulé dans une sorte de boîte», explique Nikolaus Plesnila, coordinateur du projet NEUROTARGET, professeur de recherche expérimentale sur les accidents vasculaires cérébraux à l’Université Ludwig-Maximilians de Munich en Allemagne. «Cela signifie qu’il dispose de peu d’espace pour se dilater. Lorsque cela se produit après une blessure, les vaisseaux sanguins risquent d’être comprimés, stoppant le flux sanguin vers le cerveau. C’est ce phénomène qui peut entraîner la mort.» Pour les neuroscientifiques, comprendre ce qui se passe dans cet espace encapsulé sans l’ouvrir reste un défi majeur. La progression des lésions cérébrales est également difficile à prévoir. Certains patients ne subiront aucun dommage durable quand d’autres peuvent éprouver un ralentissement de l’élocution et des changements d’humeur plus tard dans la vie.

Une idée lumineuse

L’utilisation des nanoparticules pour délivrer des médicaments directement au cerveau constitue un domaine d’intérêt clinique dans le traitement des lésions cérébrales traumatiques. La capacité de ces minuscules particules à traverser la barrière hémato-encéphalique, une membrane de cellules qui régule étroitement les molécules qui atteignent le cerveau, constitue un avantage clé. «On ne sait pas vraiment comment cela fonctionne», déclare Igor Khalin, chercheur à l’Université Ludwig-Maximilians de Munich, boursier du programme Actions Marie Skłodowska-Curie. «Nous connaissons le médicament que nous injectons et pouvons voir s’il a un effet sur les cellules neuronales. Mais que se passe-t-il réellement entre les deux? Comment fonctionne la barrière hémato-encéphalique?» Pour y répondre, le projet NEUROTARGET a développé de nouvelles techniques pour aider les neuroscientifiques à voir ce qui se passe dans le cerveau. Igor Khalin a combiné l’expertise du laboratoire neurologique de Nikolaus Plesnila avec les dernières recherches en biophotonique. «Mon idée était de rapprocher ces deux domaines de recherche», explique-t-il. «Je voulais prendre des nanoparticules creuses et les remplir de matériau biophotonique brillant.»

Franchir la barrière

Une fois injectées dans le tissu, l’équipe a pu suivre les nanoparticules au moment où elles traversent la barrière hémato-encéphalique. «La technique d’Igor fonctionne comme une torche la nuit dans les bois», remarque Nikolaus Plesnila. «De loin, la source de lumière semble énorme. Lorsque vous vous rapprochez, vous réalisez que la torche est en réalité petite. C’est juste le halo de lumière que l’on aperçoit.» Alors que les nanoparticules sont elles-mêmes trop petites pour être vues au microscope conventionnel, les neuroscientifiques peuvent suivre la lumière qu’elles émettent grâce à la fluorescence à deux photons. «Pour la première fois, nous avons montré comment il est possible de suivre ces nanoparticules», explique Nikolaus Plesnila. Cette capacité à suivre les nanoparticules depuis l’injection jusqu’au cerveau ouvre d’énormes opportunités. Par exemple, les neuroscientifiques peuvent utiliser cette technique pour évaluer la meilleure fenêtre d’injection, et où se trouve le moyen d’injection le plus efficace, afin de mieux comprendre le comportement de la barrière hémato-encéphalique. «Les prochaines étapes incluent la traduction de ces résultats dans l’environnement clinique», ajoute Nikolaus Plesnila. «Nous voulons charger ces particules de médicaments, pour comprendre comment nous pouvons cibler plus précisément les lésions cérébrales. Nous espérons que cela conduira à de meilleurs traitements.» Nikolaus Plesnila et son équipe envisagent également d’utiliser des nanoparticules biocompatibles et biodégradables, qui se dissoudraient naturellement dans le corps après l’administration de médicaments.

Mots‑clés

NEUROTARGET, nanoparticules, cerveau, crâne, blessure, biophotonique, neurone, neurologique

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