Le projet CYCLON HIT financé par l'UE a étudié les cyclodextrines - des oligosaccharides cycliques dont la composition moléculaire est similaire au sucre de table commun - en tant que vecteur nanotechnologique pour les antibiotiques et autres médicaments. Ils ont découvert que les nanosupports de cyclodextrine peuvent être développés non seulement pour encapsuler et protéger efficacement les antibiotiques pour lutter contre les bactéries résistantes, mais que ces molécules possèdent également des propriétés antimicrobiennes uniques.
Nous avons adopté une approche totalement innovante dans laquelle les cyclodextrines ne sont pas seulement utilisées comme nanoporteurs de combinaisons de médicaments, mais elles jouent également un rôle actif dans la lutte contre les infections en interférant avec le mécanisme par lequel les bactéries envahissent les cellules. »
Ruxandra Gref, coordinateur de projet, Centre National de la Recherche Scientifique en France
Cibler la tuberculose, l'une des principales causes de décès dans le monde qui fait plus de 1,5 million de morts chaque année, l'équipe CYCLON HIT a étudié une méthode pour administrer des nanoparticules de cyclodextrine enrichies d'antibiotiques directement dans les poumons, où le Mycobacterium tuberculosis pathogène s'accumule chez l'homme. Cette bactérie hautement spécialisée utilise une partie de la membrane des cellules appelées radeaux lipidiques pour pénétrer dans le tissu pulmonaire où elle est capable de s'installer à l'intérieur de cellules défensives appelées macrophages, se cachant efficacement dans le propre système immunitaire du corps.
‘En utilisant ce mécanisme ingénieux, l'agent pathogène envahit et persiste à l'intérieur des macrophages malgré leur rôle dans la destruction des corps étrangers. Nous avons constaté que les cyclodextrines modifiées se localisent également préférentiellement au niveau des radeaux lipidiques et agissent comme un bouclier contre la pénétration d'agents pathogènes sans aucune toxicité pour le corps, dit Gref.
Les cyclodextrines peuvent donc être conçues pour remplir deux fonctions vitales :empêcher les agents pathogènes d'envahir les cellules, et l'administration d'antibiotiques et d'autres médicaments aux cellules infectées, fournissant une arme puissante à double action contre la maladie.
Par ailleurs, une nanoparticule brevetée développée par les chercheurs de CYCLON HIT à base de nanoparticules de Î-cyclodextrine pourrait permettre l'administration de combinaisons d'antibiotiques directement dans les poumons via un inhalateur plutôt que les patients devant ingérer des pilules à action lente et moins efficaces.
Suite à l'échec des antibiotiques de première intention, La tuberculose multirésistante est actuellement traitée par chimiothérapie ou par antibiotiques de deuxième intention tels que l'éthionamide en association avec d'autres médicaments. Mais les patients ont souvent des difficultés à respecter les schémas thérapeutiques qui peuvent nécessiter la prise de plus de 10 000 comprimés sur une période de deux ans, fréquemment avec des effets secondaires débilitants.
« Les cyclodextrines modifiées ont pu incorporer des antibiotiques, préserver leur activité et les délivrer en toute sécurité aux cellules infectées, dit Gref. "Des tests sur des modèles animaux montrent que cette approche permet d'obtenir des concentrations de médicament plus élevées sur le site cible et moins d'effets secondaires systémiques pour le patient."
Alors que la tuberculose multirésistante était un cas test clé pour les chercheurs de CYCLON HIT, leurs nanosupports de cyclodextrine modifiés ont également le potentiel d'être déployés contre une gamme d'autres agents pathogènes, tel que Salmonelle typhimurium , responsable de gastro-entérite sévère; Staphylocoque doré , un pathogène opportuniste lié aux infections cutanées et aux infections respiratoires; et les types de bactéries gram-négatives les plus couramment impliquées dans les infections hospitalières.
Étant donné que toutes les espèces de bactéries mutent en permanence en réponse à la pression sélective des antibiotiques, conduisant à une multirésistance aux médicaments et à une maladie potentiellement incurable, des efforts de recherche soutenus sont nécessaires pour développer de nouvelles façons de fournir des traitements efficaces.
À cette fin, le projet CYCLON HIT a jeté les bases d'une recherche en cours sur le vaste potentiel des cyclodextrines à travers un programme de formation pour 11 chercheurs débutants et cinq jeunes chercheurs expérimentés, soutenu par l'expertise interdisciplinaire de 12 instituts de recherche et PME innovantes à travers l'Europe.
Gref dit que les collaborations se poursuivent sur plusieurs fronts au-delà de la fin du projet des réseaux de formation initiale Marie-Curie, avec des membres du consortium du projet qui recherchent actuellement des partenariats avec des entreprises pour développer et commercialiser davantage la nanotechnologie.
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