Une nanoparticule déguisée en cellule sanguine combat l'infection bactérienne

Une nanoparticule enveloppée dans une membrane de globules rouges peut éliminer les toxines du corps et pourrait être utilisée pour lutter contre les infections bactériennes, selon une recherche publiée aujourd'hui dans Nature Nanotechnologie .

Déguisement astucieux : Cette image au microscope électronique à transmission montre un noyau de nanoparticules polymères enveloppé dans une véritable membrane de globules rouges.

Les résultats démontrent que les nanoparticules pourraient être utilisées pour neutraliser les toxines produites par de nombreuses bactéries, y compris certaines résistantes aux antibiotiques, et pourraient contrecarrer la toxicité du venin d'une attaque de serpent ou de scorpion, dit Liangfang Zhang , professeur de nano-ingénierie à l'Université de Californie à San Diego. Zhang a dirigé la recherche.

Les nanoéponges agissent en ciblant les soi-disant toxines formant des pores, qui tuent les cellules en y perçant des trous. L'une des classes de toxines protéiques les plus courantes dans la nature, les toxines formant des pores sont sécrétées par de nombreux types de bactéries, notamment Staphylococcus aureus , dont les souches résistantes aux antibiotiques, appelées SARM, sont endémiques dans les hôpitaux du monde entier et causent des dizaines de milliers de décès chaque année. Ils sont également présents dans de nombreux types de venin animal.

Il existe une gamme de thérapies existantes conçues pour cibler la structure moléculaire des toxines formant des pores et désactiver leurs fonctions de destruction des cellules. Mais elles doivent être adaptées à différentes maladies et conditions, et il existe plus de 80 familles de ces protéines nocives, chacune avec une structure différente. En utilisant la nouvelle thérapie à la nanoéponge, dit Zhang, nous pouvons neutraliser chacun d'eux, quelle que soit leur structure moléculaire.

C'est un enveloppement : Cette illustration montre comment le noyau polymère solide de la nano-éponge (vert) est entouré d'une membrane de globules rouges (rouge). Les structures bleues représentent les toxines absorbées.

Zhang et ses collègues ont enveloppé de véritables membranes de globules rouges autour de nanoparticules polymères biocompatibles. Un seul globule rouge fournit suffisamment de matériau membranaire pour produire plus de 3 000 nanoéponges, chacune d'environ 85 nanomètres (un nanomètre correspond à un milliardième de mètre) de diamètre. Étant donné que les globules rouges sont une cible principale des toxines formant des pores, les nanoéponges agissent comme des leurres une fois dans la circulation sanguine, absorbant les protéines nocives et neutralisant leur toxicité. Et parce qu'elles sont si petites, les nanoéponges seront largement plus nombreuses que les vrais globules rouges dans le système, explique Zhang. Cela signifie qu'ils ont beaucoup plus de chances d'interagir avec les toxines et de les absorber, et peuvent ainsi détourner les toxines de leurs cibles naturelles.

Lors de tests sur des animaux, les chercheurs ont montré que la nouvelle thérapie augmentait considérablement le taux de survie des souris recevant une dose mortelle de l'une des toxines les plus puissantes formant des pores. Les biopsies du foie plusieurs jours après l'injection n'ont révélé aucun dommage, indiquant que les nanoéponges, ainsi que les toxines séquestrées, ont été digérées en toute sécurité après s'être accumulées dans le foie.

Si le médicament peut obtenir une approbation réglementaire, dit Zhang, l'application principale serait le traitement des infections bactériennes, en particulier celles impliquant des bactéries résistantes aux antibiotiques. La neutralisation des toxines produites par les bactéries protège non seulement le corps, mais peut également affaiblir les bactéries contre le système immunitaire, car les bactéries ne peuvent plus compter sur les toxines pour se protéger, explique Zhang. C'est l'une des idées qui sous-tendent une approche relativement nouvelle du traitement des infections bactériennes résistantes aux antibiotiques, appelée thérapie anti-virulence .

Zhang dit que son groupe espère poursuivre bientôt les essais cliniques de la thérapie aux nanoéponges, et il est optimiste quant à ses perspectives. Le polymère qui constitue son noyau est déjà approuvé par la FDA et la membrane des globules rouges est sûre puisqu'elle est prélevée sur le corps, dit-il. Par rapport à d'autres types de médicaments, dit Zhang, j'envisage beaucoup moins d'obstacles pour les essais cliniques et l'approbation.

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