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Tout est dans l'hélice

Aurélie Dureuil

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Tout est dans l'hélice

Les foldamères pourraient permettre l'encapsulation de principes actifs.

© © Ivan Huc

Une équipe du CNRS a développé un piston moléculaire qui s'autoassemble. Des recherches qui concernent aussi des nouveaux moyens d'encapsulation des médicaments.

Quelle similitude trouve-t-on entre un piston moléculaire et un système d'encapsulation de molécules actives pour un médicament ? « Une structure moléculaire repliée de forme hélicoïdale », répond Ivan Huc, chercheur CNRS au sein de l'unité Chimie et biologie des membranes et des nano-objets de Bordeaux. Le laboratoire vient de publier dans Science des résultats sur un piston moléculaire capable de s'auto-assembler. Cette structure de quelques nanomètres est constituée d'un axe, une molécule longiligne, sur laquelle vient spontanément s'enrouler une molécule hélicoïdale, qui peut ensuite glisser le long de cet axe. Fait important, cet assemblage est réversible. Les deux molécules impliquées sont des molécules organiques synthétisées par le laboratoire. Le mouvement le long de l'axe est contrôlé par l'acidité du milieu dans lequel baigne le piston moléculaire. « En augmentant l'acidité, on pousse l'hélice vers une extrémité de l'axe, car elle possède alors une affinité pour cette portion de la molécule filiforme ; en réduisant l'acidité, on inverse le processus et l'hélice fait machine arrière », détaille Ivan Huc. Les applications de ce type de moteurs moléculaires, le chercheur les imagine dans le domaine des matériaux, notamment pour la mise au point de polymères à la rigidité ajustable ou la fabrication de muscles artificiels.

Néanmoins, le secteur de la santé est indirectement concerné. En effet, le laboratoire bordelais a développé son expertise sur la synthèse et l'étude de structures moléculaires capables de se replier pour former une hélice. « Nous construisons des oligomères de synthèse ayant une forte propension à adopter des structures repliées à l'instar des peptides et nucléotides mais sur la base de structures chimiques très différentes. Nous appelons ces objets des foldamères », précise Ivan Huc.

Une encapsulation sélective des principes actifs

Des molécules qui intéressent l'industrie pharmaceutique, comme en témoigne le chercheur : « nous avons signé plusieurs contrats de recherche dans lesquels des industriels du médicament sont impliqués ». Une première piste de travail repose sur l'encapsulation de principes actifs. « Nos hélices se replient puis se déplient spontanément sur un brin moléculaire. On peut imaginer que ce brin soit un principe actif. Il serait libéré dans une échelle de temps définie qui correspondrait au temps de déroulement de l'hélice », détaille le chercheur. En 2010, son équipe a ainsi publié dans le Journal of american chemical society un article sur l'encapsulation diastéréosélective de l'acide tartrique par un foldamère. Les chercheurs précisent que par encapsulation, ils entendent « une enveloppe complète qui isole du solvant ». De plus, les chercheurs ont constaté une influence de l'asymétrie de l'acide tartrique. Ce composé chimique existe en effet sous deux formes énantiomères, symétriques l'une de l'autre dans un miroir mais non superposables. « Quand un énantiomère est introduit, un dichroïsme circulaire intense est observé, montrant que l'équilibre entre les formes gauche et droite de l'hélice œndlr, dépendant du sens dans lequel tourne l'héliceæ a été déplacé dans une direction en raison de la stabilisation associée à la liaison avec cette forme de l'acide tartrique ». Ainsi, l'hélice ne s'enroule pas de la même manière autour de chacune des deux formes énantiomères. Une propriété qui pourrait être intéressante pour l'encapsulation de principes actifs quand on sait que deux énantiomères n'ont pas forcément les mêmes actions sur l'organisme.

Une autre application de ces molécules hélicoïdales envisagée par Ivan Huc est la reconnaissance de la surface des biopolymères. « Nous travaillons sur des molécules de poids moléculaire compris entre 500 et 5 000 g/mol. Nos hélices sont des objets de synthèse de nature chimique radicalement différente des peptides et de l'ADN. Nous n'avons pas de limites de structures et pouvons ainsi les habiller comme on le veut », détaille-t-il. Il propose donc de « décorer la surface de ces systèmes hélicoïdaux » pour leur permettre d'inhiber des interactions protéine-protéine qui constituent un vaste ensemble de cibles thérapeutiques pertinentes. La propension avérée de certaines hélices à pénétrer les cellules pourrait elle aussi être exploitée pour la vectorisation de médicaments. « Deux options s'ouvrent alors. Soit l'hélice est un principe actif, soit elle encapsule la molécule active pour lui permettre de passer la membrane de la cellule puis ensuite la libérer dans un temps déterminé », indique Ivan Huc. Des recherches qui ont fait l'objet d'une publication dans ChemBioChem en 2010. « Nous avons mis en évidence le principe de pénétration cellulaire. La molécule transportée était un marqueur fluorescent », souligne Ivan Huc. Des pistons moléculaires aux hélices pour l'encapsulation et la vectorisation de médicament, il n'y a donc qu'un pas.

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