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Les chercheurs de Skoltech et leurs collègues ont démontré que des microcapsules biodégradables issues de la nanotechnologie, peuvent guider le développement des neurones de l’hippocampe lors d’une expérience in vitro. Ces microcapsules fournissent un facteur de croissance des nerfs, un peptide nécessaire à la croissance des neurones.

Des microcapsules biodégradables

De nombreuses affections neurodégénératives pouvant entraîner des troubles graves sont associées à un appauvrissement des niveaux de facteurs de croissance dans le cerveau – des neuropeptides qui aident les neurones à croître, à proliférer et à survivre. Certaines études cliniques sur les maladies d’Alzheimer et de Parkinson ont montré que l’apport de ces facteurs de croissance à des neurones dégénérés peut avoir un effet thérapeutique.
Olga Sindeeva et Gleb Sukhorukov de Skoltech et de l’université Queen Mary de Londres, avec leurs collègues, ont décidé d’utiliser l’administration ciblée sous forme de microcapsules d’une taille moyenne de 2 à 3 micromètres apportant un de ces neuropeptides, le facteur de croissance des nerfs (NGF), directement à l’endroit nécessaire. Pour produire ces capsules, l’équipe a utilisé la poly-L-arginine et le dextran ainsi que la technique couche par couche pour former une capsule. Des études antérieures ont montré que ces capsules sont biocompatibles et peuvent fonctionner correctement sans effets indésirables détectables.
« L’encapsulation par la technologie couche par couche (LbL) a un avantage, tout d’abord, dans sa polyvalence, c’est-à-dire la possibilité d’adapter différentes fonctions à la coque de ces capsules et d’incorporer diverses cargaisons. De plus, contrairement à de nombreuses autres méthodes d’encapsulation, l’encapsulation LbL est traitée dans des conditions aqueuses, ce qui est absolument compatible avec des molécules aussi fragiles que certains peptides, des protéines et en particulier des facteurs de croissance », a déclaré M. Sukhorukov.

D’excellents résultats

Pour leur nouvelle expérience, les chercheurs ont utilisé des cultures de neurones hippocampiques de rats, qui ont été étudiées après avoir ajouté ces  microcapsules. Il s’est avéré que le NGF qui leur a été administré a stimulé la croissance neuronale de manière assez significative, et cette nouvelle croissance n’était pas arbitraire mais plutôt dirigée vers les grappes de microcapsules. Le NGF a également amélioré 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 dans de ces microcapsules ont pu former des synapses fonctionnelles. Si cette approche fonctionne dans des applications cliniques, elle pourrait signifier une inversion de la neurodégénérescence observée dans de nombreuses maladies, comme la maladie d’Alzheimer et plusieurs autres.
« Les propriétés de ces microcapsules LbL peuvent être réglées en fonction de l’application. Ainsi, la biocompatibilité, la dégradation et la libération contrôlée sont définies par le choix des polymères utilisés dans la composition de l’enveloppe de la capsule. La libération contrôlée peut également être obtenue par des stimuli externes tels que les ultrasons, le laser ou un champ magnétique », a noté Gleb Sukhorukov.

Avec d’autres facteurs de croissance

L’équipe prévoit de tester sa technologie de libération contrôlée du NGF pour une récupération rapide après une blessure neurale. Des études antérieures ont également montré qu’une approche similaire peut fonctionner avec d’autres facteurs de croissance tels que le facteur de croissance de base des fibroblastes, une protéine impliquée dans une foule de processus biologiques, notamment le développement embryonnaire et la réparation des tissus.
Cette recherche a été publiée dans Pharmaceutics.
Source : Skolkovo Institute of Science and Technology
Crédit photo : StockPhotoSecrets