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Les polymersomes, outils révolutionnaires ?

Florence Martinache

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Les polymersomes, outils révolutionnaires ?

Sébastien Lecommandoux

© Université Bordeaux 1/Institut polytechnique de Bordeaux

Une équipe de chercheurs a réussi à emboîter entre elles des structures en polymères qui pourraient révolutionner la délivrance ciblée des médicaments.

L'histoire de la technologie moderne fourmille d'exemples où le biomimétisme s'est révélé une stratégie payante. Cela n'a pas échappé à Sébastien Lecommandoux et son équipe dont les travaux s'appuient sur les « polymersomes », des systèmes mimant la structure cellulaire pour la délivrance de médicaments. Une idée ancienne qui n'a pas encore révélé tout son potentiel. Depuis les années soixante, des scientifiques étudient les liposomes, structures creuses formées d'une bicouche de phospholipides. En mimant la membrane cellulaire, ces objets ont ouvert le champ à des perspectives nouvelles dans le domaine biomédical. A la fin des années quatre-vingt-dix, les polymersomes, concurrents synthétiques des liposomes à base de polymères, ont fait leur apparition dans les laboratoires. Chef de l'équipe Nanotechnologies polymères pour les sciences du vivant au Laboratoire de chimie des polymères organiques (LCPO) (CNRS/Université Bordeaux 1/Institut polytechnique de Bordeaux), Sébastien Lecommandoux travaille sur les polymersomes depuis leur découverte. Apparus une trentaine d'années après les liposomes, les polymersomes ne présentent pas de difficultés majeures en termes de synthèse de leurs composants polymères et de leur formulation. Il a cependant fallu attendre que la chimie fournisse les outils nécessaires pour produire de façon contrôlée un type particulier de polymères appelés copolymères à bloc amphiphiles. Ceux-ci comportent un bloc hydrophile et un bloc hydrophobe, permettant l'assemblage en structure bicouche analogue à celle des liposomes. Ces systèmes présentent cependant un avantage d'importance par rapport à leurs cousins graisseux : leur stabilité. Contrairement aux lipo- somes, « ils ne se rompent pas, ne fuient pas et on peut les manipuler et les fonctionnaliser en surface plus facilement, par exemple avec des anticorps pour qu'ils puissent reconnaître des organes ou des tumeurs spécifiques », précise Sébastien Lecommandoux. Ces caractéristiques en font des candidats prometteurs pour la délivrance de médicaments dans le traitement du cancer. C'est dans ce sens que les recherches menées par l'équipe du LCPO font des avancées encourageantes.

Mimer la cellule

Les chercheurs sont en effet parvenus à emboîter des polymersomes les uns dans les autres. Pour réaliser cette opération, l'équipe a eu recours entre autres à un procédé d'émulsion-centrifugation, peu utilisé jusqu'alors. Les chercheurs partent d'une émulsion de gouttes d'eau dans de l'huile. Du fait de ses propriétés tensioactives, le copolymère à blocs se dissout dans la phase huileuse : il se place pour cela en monocouche à l'interface huile-eau ainsi stabilisée. La centrifugation permet ensuite l'envelop- pement de cette monocouche par une deuxième couche. On récupère ainsi dans la phase aqueuse finale des gouttelettes d'eau entourées par des bicouches de copolymères amphiphiles. Pour introduire les nanovésicules dans la plus grosse, il suffit de les avoir préalablement formées par des techniques classiques et mises dans les gouttes d'eau de l'émulsion. L'application de cette technique simple ouvre la voie à plusieurs pistes de développement. A moyen ou long terme, l'industrie pharmaceutique pourrait s'en saisir pour imaginer « des stratégies de développement pour des voies d'administration autres que la voie intraveineuse, conjecture le chef d'équipe, en choisissant les bons polymères, cela permettrait d'avoir des stabilités ou des dégradations sélectives lors des passages biologiques un peu complexes. Je pense notamment à une administration par voie orale ou anale. » Ces médicaments hypothétiques se présenteraient sous la forme de gélules liquides, les formes compactées étant incompatibles avec ces systèmes.

En plus d'apporter une protection renforcée, la possibilité d'emboîter les polymersomes entre eux permet d'envisager des systèmes composés d'un polymersome qui en contiendrait plusieurs plus petits, renfermant eux-mêmes des molécules actives différentes. Amphiphiles, hydro- philes, hydrophobes, toutes les orientations sont permises du fait des compartiments du polymère. Celles-ci pourraient alors être libérées de façon contrôlée, suivant la protection qui les entoure. Par ailleurs, les polymersomes emboîtés pourraient permettre de s'assurer que des substances à l'activité conjointe arrivent bien en même temps à l'endroit ciblé, ce qui n'est pas garanti lorsqu'elles sont injectées dans des vecteurs séparés. Enfin, les chercheurs ont démontré un contrôle beaucoup plus fin de la perméabilité membranaire, c'est-à-dire régulière et prolongée au cours du temps, une propriété essentielle pour des objets à vocation de libération contrôlée.

A plus long terme, l'équipe de Sébastien Lecommandoux a un objectif bien plus ambitieux : essayer de « mimer la structure et la fonction d'une cellule ». L'emboîtement des polymersomes constitue un premier pas vers ce but. Actuellement, l'équipe travaille au contrôle de l'ouverture des vésicules internes, et donc à la maîtrise du déclenchement des réactions, par la température, la lumière, le pH, etc. A terme, il s'agirait de contrôler des réactions chimiques confinées dans les vésicules internes, à l'échelle de l'attolitre (10-18 L). « Ce qui est très important, c'est que les espèces actives soient très concentrées localement. Les réactions chimiques devraient ainsi être extrêmement efficaces de façon très localisée et contrôlée. C'est un peu plus futuriste comme approche mais c'est ce qui nous passionne aujourd'hui », s'enthousiasme Sébastien Lecommandoux. Avant de voir apparaître de telles applications il faudra toutefois attendre un bon moment, car même pour des polymersomes « simples », les développements les plus avancés en sont encore au stade préclinique.

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