Des chercheurs israéliens ont mis au point une nouvelle technologie pour transporter des médicaments dans des nano-structures de silicium vers le cerveau. Ces nano-structures libèrent une protéine essentielle, qui peut inhiber le développement de la maladie d’Alzheimer, et peuvent assurer une diffusion ciblée dans le cerveau à l’aide d’un  » pistolet génique « .

Les puces de silicium sont insérées dans le cerveau d’une souris par implantation sûre ou à l’aide d’un pistolet à gênes. Les puces se décomposent tout en libérant un facteur de croissance neuronale, une protéine qui empêche la mort des cellules nerveuses dans la maladie d’Alzheimer.

Des chercheurs de l’Institut de technologie Technion-Israël et leurs partenaires de l’Université Bar Ilan ont mis au point une nouvelle technologie pour freiner le développement de la maladie d’Alzheimer. Le travail a récemment été publié dans la revue Small et fait également la couverture du magazine. La recherche a été menée par le professeur Ester Segal et Michal Rosenberg, étudiant au doctorat de la Faculté de biotechnologie et de génie alimentaire de Technion, et leurs partenaires, le professeur Orit Shefi et Neta Zilony-Hanin, étudiante au doctorat de la Faculté de génie de l’Université Bar Ilan.

La maladie d’Alzheimer, la forme la plus courante de démence, se caractérise par des symptômes qui comprennent des pertes de mémoire, des troubles de la parole, des problèmes d’orientation et une déficience importante des fonctions motrices. La maladie frappe principalement la population âgée et, après l’âge de 85 ans, elle atteint une prévalence d’environ 30 %. En raison de l’augmentation de l’espérance de vie et de l’augmentation de la population âgée, l’incidence globale de la maladie a augmenté et est aujourd’hui appelée « épidémie grise » ou « peste du XXIe siècle ».

La maladie d’Alzheimer est une maladie neurodégénérative, c’est-à-dire qu’elle prend naissance dans les cellules du cerveau. La principale cause de la maladie est l’accumulation d’une protéine appelée bêta-amyloïde (Aβ) dans les tissus du cerveau. Les blocs de protéines tuent les cellules nerveuses, aussi appelées neurones, dans différentes régions du cerveau. Cela conduit, en partie, à endommager les mécanismes cholinergiques essentiels au fonctionnement du cerveau.

L’administration d’une protéine spécifique, le facteur de croissance neuronale, inhibe les dommages aux mécanismes cholinergiques et l’exacerbation de la maladie. Mais l’administration de la protéine dans la région cible du cerveau n’est pas une tâche simple, car le cerveau se trouve sous la barrière hémato-encéphalique (BHE), qui protège le système nerveux central (le cerveau) de l’infiltration de bactéries et de substances nocives du sang. Cette barrière restreint également le passage, de la circulation sanguine au cerveau, des médicaments destinés à traiter les maladies du cerveau.

Les chercheurs du Technion et de la Bar Ilan University ont présenté une solution innovante à ce défi: des puces de silicium à l’échelle nanométrique pour l’insertion directe de la protéine dans le cerveau et sa libération dans le tissu cible. Les puces de silicium dédiées, développées dans le laboratoire du professeur Segal, ont une structure poreuse à l’échelle nanométrique qui leur permet d’être chargées avec de grandes quantités de protéines. Grâce à un contrôle précis des propriétés des puces – dimensions des pores, propriétés chimiques de surface, etc. – les chercheurs ont pu obtenir une configuration optimale qui retient la protéine sous sa forme active et la libère progressivement, sur une période d’environ un mois. Ensuite, les puces se dégradent en toute sécurité dans le cerveau et se dissolvent.

Ainsi, comme nous l’avons mentionné, la protéine n’a pas besoin de traverser la barrière hémato-encéphalique puisqu’elle est insérée directement dans le cerveau de deux façons : en l’implantant dans le cerveau (sous forme de puce) ou en l’envoyant à sa cible sous forme de microparticules au moyen d’un pistolet à gênes dédié. En atteignant l’endroit cible dans le cerveau, la protéine est libérée de la puce et la puce se décompose en composants non toxiques.

« Dans une série d’expériences, nous avons montré chez la souris que les deux façons d’introduire la plateforme dans le cerveau ont conduit au résultat souhaité « , a déclaré Michal Rosenberg, doctorant de Technion. « De plus, notre technologie a également été testée dans un modèle cellulaire de la maladie d’Alzheimer et, en effet, la libération de protéines a permis de sauver les cellules nerveuses.

La recherche a été menée avec le soutien de l’Institut de nanotechnologie Russel Berrie du Technion.

https://www.technion.ac.il/en/2019/11/brain-guard/

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/smll.201904203