Représentation des cellules de microalgues Chlamydomonas reinhardtii recouvertes de nanosphères, se frayant un chemin dans les poumons.

Les scientifiques ont récemment réussi à guérir des souris d’un type grave de pneumonie, en utilisant ce que l’on appelle des « microrobots ». Ces robots étaient en fait des cellules d’algues vivantes, qui ont transporté des médicaments vitaux dans les poumons des rongeurs.

Dirigée par les professeurs Joseph Wang et Liangfang Zhang, une équipe de l’université de Californie à San Diego a entrepris de traiter un groupe de souris dont les poumons étaient infectés par la bactérie Pseudomonas aeruginosa, responsable de la pneumonie. Si elles ne sont pas contrôlées, ces infections peuvent être fatales.

Pour le traitement, des cellules individuelles de microalgues Chlamydomonas reinhardtii ont été recouvertes de nanosphères de polymère biodégradable. Chacune de ces sphères était remplie d’antibiotiques et recouverte de membranes cellulaires de globules blancs appelés neutrophiles. Ces membranes sont connues pour leur capacité à absorber et à neutraliser les molécules inflammatoires produites à la fois par les bactéries et par le système immunitaire de l’organisme.

Image au microscope électronique à balayage de l’un des microrobots.

Les microrobots (alias microbots) ont été administrés directement dans les poumons de chaque souris, via un tube inséré dans sa trachée. Une fois introduites, les cellules de microalgues se sont déplacées au hasard dans les passages pulmonaires, répandant au passage leur charge utile de nanosphères.

En conséquence, les infections bactériennes ont disparu en une semaine et toutes les souris traitées ont survécu au-delà de 30 jours. En revanche, tous les membres d’un groupe témoin non traité sont morts dans les trois jours suivant l’infection.

En outre, un autre groupe a reçu les mêmes antibiotiques, mais par injection intraveineuse. Bien que ces souris se soient rétablies, elles ont eu besoin d’une dose 3 000 fois supérieure à celle utilisée dans le traitement par microrobot. Cela s’explique par le fait que, alors que les robots ont été acheminés directement là où ils étaient nécessaires – les poumons -, les antibiotiques administrés par voie intraveineuse ont été dispersés dans tout le corps.

De plus, une fois le groupe traité par les robots rétabli, ses cellules immunitaires ont digéré les cellules d’algues et les nanosphères restantes, sans rien laisser derrière elles. Les scientifiques prévoient maintenant de mener des recherches plus approfondies sur la manière dont les microrobots interagissent avec le système immunitaire de l’hôte, dans l’espoir de passer à des essais sur des animaux plus grands, voire sur des humains.

« Notre objectif est d’administrer des médicaments de manière ciblée dans des parties du corps plus difficiles à atteindre, comme les poumons. Et nous voulons le faire d’une manière qui soit sûre, facile, biocompatible et durable », a déclaré Liangfang Zhang. « C’est ce que nous avons démontré dans ce travail ».

https://www.nature.com/articles/s41563-022-01360-9

https://today.ucsd.edu/story/tiny-swimming-robots-treat-deadly-pneumonia-in-mice