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Une galénique « verte » à base de nanoparticules de cyclodextrines pour un traitement plus efficace de la tuberculose – ANTI-TB-NANO

ANTI-TB-NANO

Une galénique « verte » à base de nanoparticules de type «cage« pour un traitement plus efficace de la tuberculose

Un traitement plus efficace de la tuberculose

La tuberculose (TB) reste aujourd’hui une menace sérieuse pour la santé humaine, notamment en raison de l’émergence de la résistance aux antibiotiques. Une stratégie de choix pour enrayer ces infections principalement pulmonaires, hautement contagieuses, est le ciblage de Mycobacterium tuberculosis (Mtb) localisé dans les macrophages alvéolaires infectés. Le projet Anti-TB-nano a ainsi pour objectif la mise au point de nouvelles formulations nanoparticulaires contenant une ou plusieurs molécules actives à effet synergique et adaptées pour une administration par nébulisation. <br />Les nanoparticules permettront : i) d’incorporer efficacement des principes actifs anti-TB, ii) de favoriser leur pénétration dans les cellules phagocytaires pulmonaires, visant ainsi le Mtb intracellulaire, iii) d’être stables durant le processus d’aérosolisation, iv) de délivrer de manière contrôlée les principes actifs, et v) d’être faiblement immunogènes ou pro-inflammatoires et dépourvues de toxicité. Les molécules actives de choix dans Anti-TB-nano sont l’éthionamide et son « booster ». L’objectif est de les co-encapsuler au sein des nanoparticles de type « cage » élaborées par une chimie verte sans solvant. Elles seront recouvertes par des bicouches lipidiques et/ou des ligands destinés à contrôler la libération des molécules actives et à augmenter l’interaction des nanoparticules avec les cellules infectées. <br />

Des nanoparticules capables de co-encapsuler efficacement l'ethionamide et son booster ont été élaborées. De manière avantageuse, certaines de ces nanoparticules sont synthétisées sans solvant organique. L'encapsulation se fait également, par une méthode «verte« (sans solvant). Des recouvrements biomimétiques sont en cours d'étude.
Une méthode automatisée de suivi par microscopie de fluorescence (Opera Phenix HCS, Perkin Elmer) de l’efficacité de nanoparticules chargées ou non en molécules actives à détruire le Mtb dans des macrophages a été mise au point.

Des premiers résultats in vivo démontrent l’efficacité des nanoparticules chargées en molécules actives dans un modèle de souris infectée.
Les nanoparticules ont permis la co-administration des molécules actives très peu solubles en milieu aqueux. La charge en Mtb a été réduite grâce à ce traitement ciblé dans les poumons.

Des études sont en cours afin d'optimiser les nanoparticules et d'élucider les mécanismes d'internalisation et de trafic intracellulaire.

C. Ladavière, R. Gref, Nanomedicine, 10 (19), 3033-3055, (2015) «Toward an optimized treatment of intracellular bacterial infections: input of nanoparticulate drug delivery systems.«

La tuberculose (TB) reste encore aujourd’hui une menace sérieuse pour la santé humaine provoquant des millions de décès chaque année. Pratiquement 90% des cas de TB sont des infections pulmonaires hautement contagieuses, à haut risque pour les familles des malades et pour le personnel soignant. L'agent causal de la TB est Mycobacterium tuberculosis (Mtb) qui est capable de survivre et de se reproduire dans les macrophages alvéolaires, malgré leur environnement interne hostile. Comme les traitements anti-TB font appel à des molécules actives qui pénètrent peu dans les macrophages, notre projet consiste à développer des nanoparticules chargées en molécules actives et capables de cibler les macrophages alvéolaires infectés.

L’équipe de l’Institut Pasteur de Lille (IPL) a récemment découvert que l’association de l’éthionamide (ETH) avec des potentiateurs nommés «boosters» permettait l’administration de ce médicament anti-TB à des doses moins toxiques. L’association ETH/booster intéresse fortement un consortium d’industriels (TB-Alliance, GSK, Bioversis AG) qui ont signé des accords de collaboration avec IPL. La co-administration de ces molécules est particulièrement délicate en raison de leurs propriétés (solubilités, biodisponibilité, biodistribution, etc) très différentes.

Dans ce contexte, ANTI-TB-NANO propose la co-encapsulation du couple ETH/booster dans des vecteurs nanoparticulaires élaborés à base de cyclodextrines. En effet, nos études préliminaires montrent clairement l’affinité de ce type de vecteurs pour ETH et les boosters et leur efficacité in vitro et in vivo pour réduire la charge de Mtb.

Les cinq équipes composant ANTI-TB-NANO combineront leur expertise afin d'élaborer des nanoparticules co-encapsulant les molécules actives, modifier leur surface, puis évaluer leur efficacité in vitro et in vivo. Le couple ETH/booster sera encapsulé selon une méthode « verte » (sans solvant, sans tensioactif). Dans une approche biomimétique, la surface des vecteurs sera modifiée avec des lipides et des ligands spécifiques afin de pouvoir atteindre les bacilles dans leur niches intracellulaires. Les nanoparticules seront administrées par aérosolisation dans les poumons, afin d'obtenir des concentrations élevées de molécules actives dans cet organe cible, augmenter l'efficacité du traitement, réduire le risque d’émergence de phénomènes de résistance, augmenter l'éradication du Mtb, et enfin, permettre une évolution rapide vers la guérison avec une diminution des effets secondaires du traitement.

Une autre innovation majeure du projet consistera en l'utilisation pour la première fois de techniques de criblage haut débit haut contenu pour évaluer le devenir des bactéries et des formulations nanoparticulaires à l'intérieur des macrophages infectés maintenus en culture. Cela devrait permettre d'obtenir des informations essentielles sur l'efficacité antibactérienne des formulations, le mécanisme de pénétration intracellulaire des vecteurs, ainsi que leur localisation sub-cellulaire et leur toxicité.

Finalement, les formulations les plus prometteuses seront testées in vivo (modèle de souris infectée). L'efficacité de traitement sera établie par comptage des bactéries dans les tissus pulmonaires. La tolérance, les réponses immunologiques et toxicologiques seront étudiées en détail par l'institut Pasteur de Lille et de Paris.

Notre stratégie pourra être extrapolée à d’autres molécules anti-TB (isoniazide, rifampicine, pyrazinamide, ethambutol, fluoroquinolones). Le traitement optimisé des médicaments anti-TB pourrait ouvrir de nouvelles perspectives de traitement, accroître l'efficacité des médicaments, détruire les bactéries latentes, ce qui en retour devrait réduire les risques d'apparition de résistances. De plus, notre approche devrait permettre de réduire les doses administrées afin d'améliorer l'observance des patients et de réduire la toxicité du traitement.

Coordinateur du projet

Madame Ruxandra Gref (Institut de Sciences Moléculaires)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

CHU CHU Angers
IP INSTITUT PASTEUR - Unité de Pathogénomique Mycobactérienne Intégrée
IMP Ingénierie des Matériaux Polymères
ISMO Institut de Sciences Moléculaires
IPL INSTITUT PASTEUR DE LILLE

Aide de l'ANR 521 323 euros
Début et durée du projet scientifique : septembre 2014 - 48 Mois

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