Nanomédecine : les lanthanides pour suivre en direct la libération de médicaments

Résultats scientifiques

Les liposomes sont des nanocapsules couramment utilisés en nanomédecine pour transporter et relarguer des médicaments jusqu’aux sites d’intérêt comme les tumeurs, par exemple. La molécule thérapeutique devient active seulement lors de sa libération du nanocargo, évitant d’endommager les tissus sains. A ce jour, suivre ce processus en direct in vivo reste un défi majeur. Des chimistes et des biologistes du CBM proposent une nouvelle stratégie qui utilise la luminescence proche-infrarouge des lanthanides. Une étude parue dans la revue Angewandte Chemie Int. Ed.

Les liposomes, vésicules formées par l’auto-assemblage de molécules phospholipidiques, entre autres, sont très utilisées pour transporter et libérer des agents thérapeutiques ou diagnostiques ou les deux in vivo. Le tout premier agent de nanomédicine autorisé en clinique était un liposome contenant la doxorubicine (Doxil®), une molécule anticancéreuse. Etre capable de suivre en direct la libération du médicament du liposome est crucial pour comprendre et contrôler son action. De nombreuses approches d’imagerie optique ont été proposées par le passé, qui impliquent différentes molécules thérapeutiques, nanoplateformes et stratégies de détection optique (FRET, désactivation de fluorescence (quenching), émission générée par agrégation, etc). Elles utilisent exclusivement des fluorophores organiques ou des nanoparticules inorganiques qui sont co-encapsulés dans le liposome avec le principe actif.

La luminescence des complexes de lanthanides est une alternative qui offrirait de nombreux avantages : une photostabilité accrue, une grande différence d’énergie qui sépare les bandes d’absorption et d’émission de la lumière, ainsi que la capacité de plusieurs lanthanides d’émettre dans le domaine proche-infrarouge, facilitant ainsi la détection dans des systèmes biologiques. Les équipes du Centre de biophysique moléculaire d’Orléans ont mis au point un système innovant qui intègre un complexe d’ytterbium à l’intérieur d’un liposome qui contient aussi de la doxorubicine. Dans cet assemblage, la luminescence proche-infrarouge du complexe de lanthanide est observable uniquement en présence du médicament dans le liposome. Le signal de luminescence proche-infrarouge devient ainsi un outil pour le suivi direct et en temps réel de l’intégrité du liposome et, ainsi, de la libération du médicament. Les chercheurs ont pu démontrer que cette luminescence proche-infrarouge provenant du lanthanide est facilement détectable in vivo avec un appareil d’imagerie optique commercial. Injectée dans une souris porteuse d’une tumeur mammaire, le liposome contenant un complexe amphiphile d’ytterbium et la doxorubicine génère un signal optique proche-infrarouge suffisamment intense et persistant dans la tumeur en dépit des rendements quantiques relativement faibles. Cette première preuve de concept est à retrouver publiée dans la revue Angewandte Chemie Int. Ed.

Le signal de luminescence proche-infrarouge indique la présence de la doxorubicine et d’un complexe d’ytterbium au sein d’un même liposome. Elle est détectable in vivo dans une souris porteuse de tumeur mammaire. © Sara Lacerda

Référence

Doxorubicin-sensitized Luminescence of NIR-emitting Ytterbium Liposomes: Towards Direct Monitoring of Drug Release, Sara Lacerda, Anthony Delalande, Svetlana V. Eliseeva, Agnès Pallier, Célia S. Bonnet, Frédéric Szeremeta, Sandra Même, Chantal Pichon, Stéphane Petoud, Eva Toth, Angewandte Chemie Int. Ed. 13 août 2021

https://doi.org/10.1002/anie.202109408

Contact

Eva Jakab Toth
Chercheuse, Centre de biophysique moléculaire d'Orléans (CNRS)
Chantal Pichon
Chercheuse, Centre de biophysique moléculaire d’Orléans (CNRS)
Stéphane Petoud
Chercheur, Centre de biophysique moléculaire d'Orléans (CNRS)
Christophe Cartier dit Moulin
Chercheur à l'Institut parisien de chimie moléculaire & Chargé de mission pour la communication scientifique de l'INC
Anne-Valérie Ruzette
Chargée scientifique pour la communication - Institut de chimie du CNRS
Stéphanie Younès
Responsable Communication - Institut de chimie du CNRS