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Un « bioréacteur » implantable contre la maladie d'Alzheimer

Aurélie Dureuil

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Un « bioréacteur » implantable contre la maladie d'Alzheimer

La capsule pourrait diffuser des anticorps pendant un an.

© EPFL

Des chercheurs suisses ont développé un implant qui permet de délivrer des anticorps. Les travaux portent notamment sur un traitement de la maladie d'Alzheimer.

Implanter chez le patient un système qui produit, puis délivre des anticorps ciblés, tel est le concept développé par une équipe du Brain mind institute de l'École polytechnique fédérale de Lausanne. Le laboratoire d'une quinzaine de personnes est spécialisé dans les approches de thérapies géniques pour le système nerveux central. Il s'intéresse principalement aux maladies neurodégénératives, telles qu'Alzheimer et Parkinson. Le laboratoire a développé, il y a quelques années, une technologie d'ingénierie moléculaire permettant d'encapsuler des cellules qui vont produire des anticorps et les délivrer dans l'organisme. Des capsules qui peuvent ensuite être implantées dans les êtres vivants. « Nous nous sommes rendu compte que la même technologie pouvait être utilisée pour produire des anticorps recombinants pour le traitement des maladies neurodégénératives », souligne Bernard Schneider, chercheur au Brain mind institute.

Si l'idée d'un implant diffusant des molécules dans l'organisme peut sembler simple, de nombreux paramètres sont à prendre en compte. L'équipe suisse a d'abord travaillé sur la forme de l'implant. « Tout dépend de l'endroit où il sera placé. Dans cette étude, nous l'avons conçu avec un volume assez important pour contenir plusieurs millions de cellules et pouvoir être implanté sous la peau », détaille Bernard Schneider. La membrane de cet implant est constituée de polymères biocompatibles qui « doivent avoir des propriétés de perméabilité bien définies », signale le chercheur. En effet, la membrane doit être poreuse pour être traversée par les macromolécules de grandes tailles qui constituent le traitement, sans toutefois laisser entrer les cellules de l'organisme, en particulier celles du système immunitaire. À cette membrane semi-poreuse, les chercheurs ont associé une structure en mailles de polymère « pour favoriser la vascularisation autour de l'implant », ajoute Bernard Schneider.

Ensuite, l'approche d'ingénierie tissulaire a porté sur le contenu de cet implant. En effet, les chercheurs ont développé un implant dans lequel les cellules vont « pouvoir pousser ». L'implant quasi-vide au départ est colonisé petit à petit par les cellules pour atteindre sa capacité maximale. « Nous contrôlons les échanges avec l'extérieur de l'implant. Nous avons mis au point une technologie pour permettre aux cellules de coloniser l'intérieur de la capsule. Ainsi, l'implant est pratiquement vide au départ. Nous n'y plaçons qu'un nombre contrôlé de cellules, et progressivement se crée un tissu de cellules », indique Bernard Schneider. Pour favoriser cette croissance, un hydrogel, qui est dégradé avec le temps, est inclus dans le système afin de fournir un environnement dans lequel les cellules puissent croître. Une fois la quantité optimale de cellules atteinte, l'implant va « vivre » grâce à la régénération cellulaire. Ainsi, les cellules mortes vont laisser la place à de nouvelles cellules. « Nous avons montré que la capsule prend 2 à 3 mois pour atteindre son état d'équilibre. Ensuite, le taux de sécrétion d'anticorps se stabilise. Le taux de sécrétion reste stable pendant presqu'une année. Il n'existe pas d'obstacle biologique évident pour empêcher une sécrétion à long terme », observe Bernard Schneider. Il ajoute : « La cellule doit être renouvelable, capable de s'adapter au contexte de l'implant, être relativement résistante à l'hypoxie et capable de sécréter l'anticorps ou la protéine ». Car si l'implant repose sur les cellules qui vont le constituer, les recherches portent sur la faculté de cette capsule à délivrer des molécules d'intérêt dans l'organisme, transformant cet implant en « bioréacteur ».

 

L'anticorps empêche le dépôt de plaques amyloïdes

 

Les chercheurs de l'EPFL se sont concentrés sur la maladie d'Alzheimer. « Nous sommes partis de la notion que pour être efficace, le traitement doit être appliqué au début de la maladie, peut-être même avant l'apparition des premiers symptômes. C'est pourquoi nous avons cherché un système pour délivrer continuellement des anticorps chez le patient sans nécessité d'injections répétées », témoigne Bernard Schneider. L'équipe dont il fait partie a travaillé à partir de cellules génétiquement modifiées pour produire un anticorps qui va nettoyer les plaques amyloïdes et éviter leur dépôt progressif dans le cerveau. « Nous avons montré que l'implant est très efficace pour constamment éviter le développement de la pathologie amyloïde et avoir un effet indirect sur la pathologie liée à la protéine tau », souligne le chercheur.

Après ces premiers résultats chez la souris, son équipe développe actuellement une plateforme de cellules humaines. « Nous travaillons sur une capsule avec des cellules humaines, renouvelables, qui remplissent tous les critères éthiques, facile à modifier génétiquement et avec de bons taux de sécrétion de protéines », conclut Bernard Schneider.

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