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Pour tous ceux qui sont diabétiques et qui détestent s’injecter de l’insuline, une nouvelle méthode pourrait les aider. En effet, des chercheurs de l’École d’ingénierie et des sciences appliquées de Harvard (SEAS), ont mis au point une méthode d’administration par voie orale de l’insuline, qui pourrait radicalement transformer la façon dont les diabétiques contrôlent leur glycémie.

L’administration de l’insuline dans une pilule

Non seulement l’administration orale d’insuline promet d’améliorer la qualité de vie de 40 millions de personnes atteintes de diabète de type 1 dans le monde, mais elle pourrait aussi d’atténuer les effets secondaires potentiellement mortels, chez les patients qui ne font pas leurs injections quotidiennes correctement.

L’insulinothérapie, par injection sous la peau ou délivrée par une pompe à insuline, permet généralement de contrôler les niveaux de glucose de la plupart des diabétiques. « Mais beaucoup de gens ne respectent pas ce régime à cause de la douleur, de la phobie des aiguilles et de l’interférence avec les activités quotidiennes », a déclaré l’auteur principal Samir Mitragotri, ainsi que le professeur Hiller en bioingénierie et le professeur Hansjorg Wyss d’ingénierie biologique au SEAS. « Les conséquences d’un mauvais contrôle glycémique peut conduire à de graves complications de santé. »

Trouver un moyen de délivrer de l’insuline par voie orale a été difficile à atteindre; la protéine ne se comporte pas bien lorsqu’elle rencontre l’environnement acide de l’estomac. La clé de cette nouvelle approche est de transporter l’insuline dans un liquide ionique composé de choline et d’acide géranique, qui est ensuite placé à l’intérieur d’une capsule avec un enrobage entérique résistant aux acides de l’estomac. La formulation est biocompatible, facile à fabriquer, et peut être conservée jusqu’à deux mois à température ambiante sans se dégrader, ce qui est plus long que certaines formulations d’insulines injectables actuellement sur le marché.

Franchir des obstacles

« Une fois ingérée, l’insuline doit naviguer sur un parcours d’obstacles avant qu’elle puisse être absorbée efficacement dans la circulation sanguine », a déclaré Mitragotri, qui est également membre à l’Institut Wyss en génie biologique à Harvard. « Notre approche est comme un couteau suisse, où une pilule a des outils pour répondre à chacun des obstacles qu’elle peut rencontrer »

En encapsulant la formulation liquide d’insuline-ionique dans un enrobage entérique, l’équipe a surmonté le premier obstacle, résistant à la dégradation par les acides gastriques. Ce revêtement de polymère se dissout lorsqu’il atteint un environnement plus alcalin dans l’intestin grêle, où le liquide ionique transportant l’insuline est libéré.

« Lorsqu’une molécule de protéines comme l’insuline pénètre dans l’intestin, il y a beaucoup d’enzymes dont la fonction est de dégrader les protéines en acides aminés plus petits », explique Amrita Banerjee, auteure principal de cette recherche et chercheuse postdoctorale dans le laboratoire de Mitragotri. « Mais l’insuline ionique à base de liquide reste stable. »

La formulation de l’acide choline-géranique s’est avérée efficace pour pénétrer deux barrières dans le corps – la couche de mucus qui tapisse l’intestin et les jonctions serrées de la paroi intestinale, à travers lesquelles les médicaments à grandes molécules comme l’insuline ne peuvent pas passer facilement.

D’autres chercheurs ont essayé divers moyens de surmonter ces obstacles, en réorganisant la molécule d’insuline, en l’enrobant de polymères protecteurs et en introduisant des additifs pour inhiber la dégradation par les enzymes ou pour améliorer l’absorption. Cependant, aucune de ces méthodes par voie orale n’est actuellement disponible.

« C’est le Saint Graal de l’administration de médicaments à développer, afin de fournir des protéines et des peptides comme l’insuline par voie orale plutôt que par des injections », a déclaré Mark Prausnitz, professeur Regents et J. Erskine Love, Jr. en génie chimique et biomoléculaire à la Georgia Institute of Technology.

Un forme d’administration très efficace

Prausnitz, qui n’était pas impliqué dans cette recherche, a ajouté: « cette étude montre des résultats remarquables où l’insuline administrée par voie orale en combinaison avec un liquide ionique fonctionne aussi bien qu’une formulation par injection conventionnelle. Les implications de ce travail pour la médecine pourraient être énormes, si les résultats peuvent être traduits en pilules qui administrent de manière sûre et efficace l’insuline et d’autres peptidiques aux humains. »

L’insuline ingérée par voie orale imiterait plus fidèlement, la façon dont le pancréas d’un individu en bonne santé fabrique et administre de l’insuline au foie, où jusqu’à 80% sont extraits et le reste circule dans les vaisseaux sanguins. Cette formulation pourrait également atténuer les effets indésirables des injections sur une longue période de temps.

Banerjee a également noté que l’insuline ionique à base de liquide peut être préparée en une seule étape, ce qui pourrait faciliter la production industrielle de ces pilules. Mitragotri envisage d’effectuer plus d’essais sur des animaux, ainsi que de procéder à des études toxicologiques et de biodisponibilité à long terme.

Une approbation facilitée par des ingrédients déjà approuvés

Les chercheurs sont optimistes, car l’approbation des éventuels essais cliniques chez les humains sera facilitée par le fait que les ingrédients clés de leurs liquides ioniques – la choline et l’acide géranique – sont déjà considérés comme sûrs. La Food and Drug Administration a établi une dose quotidienne recommandée de choline, un nutriment essentiel de la famille des vitamines, et l’acide géranique, est un produit chimique naturellement présent dans la cardamome et la citronnelle, qui est largement utilisé comme additif alimentaire.

Si d’autres recherches progressent comme l’espèrent les chercheurs, cette approche pourrait être utilisée pour l’administration d’autres protéines. Le Bureau du développement technologique de Harvard poursuit activement ses recherches afin de commercialiser cette technologie. Cette recherche a été soutenue par le National Institutes of Health, et la National Science Foundation.

Source : Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences

Référence : Amrita Banerjee, Kelly Ibsen, Tyler Brown, Renwei Chen, Christian Agatemor, Samir Mitragotri. Ionic liquids for oral insulin delivery. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2018; 201722338 DOI: 10.1073/pnas.1722338115