Ces chercheurs de Skoltech (Skolkovo Institute of Science and Technologie) trouvent ici le moyen d’apporter un facteur de croissance nerveuse au cerveau pour booster le développement neuronal : des nano-capsules biodégradables capables de guider le développement des neurones de l'hippocampe. L’équipe apporte une première preuve de concept d'encapsulation, in vitro, et dans la revue Pharmaceutics.
Les chercheurs rappellent que de précédentes études cliniques sur les maladies d'Alzheimer et de Parkinson ont déjà suggéré que l'administration de facteurs de croissance à des neurones « fatigués » peut avoir un effet thérapeutique. Cependant, la méthode est complexe à mettre en œuvre en pratique clinique, notamment en raison de l’obstacle que constitue la barrière hémato-encéphalique et du risque d’effets secondaires graves. L’utilisation de virus a été envisagée pour délivrer ces facteurs de croissance sous forme de thérapie génique, mais le principe implique que le traitement ne peut plus être arrêté une fois initié.
Ici, les scientifiques décrivent un principe de microcapsules qui délivrent un facteur de croissance nerveuse, un peptide nécessaire à la croissance des neurones. Ce principe pourrait permettre de mieux lutter contre de nombreuses affections neurodégénératives. Ces neuropeptides vont en effet atteindre les neurones et leur permettre de se développer à nouveau, de proliférer et de survivre.
Une administration au cerveau, ciblée, biocompatible et sécure
Ces capsules ont une taille moyenne de 2 à 3 micromètres et encapsulent le neuropeptide en question, le facteur de croissance nerveuse ( NGF), qu’elles délivrent directement à l'emplacement souhaité. Pour produire les capsules, l'équipe a utilisé la poly-L-arginine et le dextrane (un polymère) avec une technique nommée « couche par couche » (Layer-by-Layer : LbL) qui consiste comme son nom l’indique à constituer la capsule en déposant des films très minces, l’un sur l’autre… Ces capsules sont biocompatibles et peuvent délivrer des thérapeutiques sans effets indésirables directs détectables.
Une encapsulation couche par couche, c’est plusieurs fonctions et plusieurs cargaisons : Les chercheurs, Olga Sindeeva et Gleb Sukhorukov de Skoltech et de l'Université Queen Mary (Londres) expliquent que l’encapsulation via la technologie LbL permet d'atrribuer différentes fonctions à la coque des capsules et d'incorporer différentes cargaisons. De plus, contrairement à de nombreuses autres méthodes d'encapsulation, l'encapsulation LbL est traitée dans des conditions aqueuses, ce qui est plus compatible avec des molécules aussi fragiles que certains peptides, c'est le cas des facteurs de croissance.
In vitro, sur des cultures de neurones de l'hippocampe de souris, l’équipe apporte une première preuve de concept : le NGF apporté par nano-capsules permet bien de stimuler la croissance neuronale de manière assez significative, et cette nouvelle croissance s’avère dirigée en fonction des grappes de microcapsules. Le NGF améliore la ramification des neurites, un processus qui conduit à la formation d'axones et de dendrites, les principaux éléments fonctionnels d'un neurone. Enfin, les neurones traités au NGF forment des synapses fonctionnelles. Sous réserve de valider l’approche maintenant en clinique, la technique pourrait donc permettre d’inverser ou a minima de ralentir la neurodégénérescence associée à de nombreuses maladies.
Ajuster les microcapsules en fonction de l'application recherchée : ces caractéristiques remarquables des nano-capsules (biocompatibilité, biodégradation et libération contrôlée) ouvrent un large champ d’applications en thérapeutique. Dans un premier temps, l'équipe prévoit de tester sa technologie dans le traitement des lésions neurales mais ensuite,
LbL pourrait trouver sa place dans une foule de processus biologiques, dont le développement embryonnaire et la réparation tissulaire.
Source: Pharmaceutics 2021 DOI : /10.3390/pharmaceutics13010025 Biodegradable Microcapsules Loaded with Nerve Growth Factor Enable Neurite Guidance and Synapse Formation
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