Les scientifiques développent un parasite modifié pour introduire des médicaments dans le cerveau

Un parasite appelé Toxoplasma gondii se cache chez 1 personne sur 3 dans le monde, se cachant dans le cerveau et d'autres organes. Aujourd'hui, les scientifiques ont détourné ce micro-organisme pour transporter des médicaments dans le cerveau —, bien qu'ils n'aient pas encore testé l'invention chez l'homme.

De nombreux médicaments sont difficiles à administrer dans le cerveau car l’organe délicat est protégé par une membrane tendue connue sous le nom de barrière hémato-encéphalique, qui permet uniquement à certaines substances de sortir de la circulation sanguine et de pénétrer dans ses tissus. La barrière est particulièrement imperméable aux grosses molécules attirant l’eau, notamment à de nombreuses protéines.

À l'inverse, l'organisme unicellulaire T. gondii contourne facilement la sécurité du cerveau —, alors qu'à l'intérieur du cerveau des souris, le parasite fait oublier aux rongeurs leur peur des chats. Les gens ramassent généralement le parasite en l’avalant, puis il migre vers le cerveau de son propre chef ou avec l’aide cooptée de cellules immunitaires. La plupart des gens ne développent aucun symptôme manifeste en conséquence, mais une minorité peut développer une maladie.

Dans une nouvelle étude, publiée lundi 29 juillet dans la revue Nature Microbiology, des chercheurs ont conçu le parasite afin qu'il puisse transporter la cargaison — comprenant de grosses protéines et des paquets de plusieurs protéines — vers les cellules cérébrales, puis libérer leurs charges dans les cellules. L’équipe a démontré cette approche dans des tubes à essai, des souris de laboratoire et de minuscules modèles du cerveau humain appelés organoïdes cérébraux.

“Cela a des implications potentielles pour les traitements qui doivent traverser la barrière hémato-encéphalique”, a écrit l'équipe éditoriale de Nature Microbiology lors d'un briefing de recherche sur l'étude. De nombreux auteurs de l'étude sont désormais soit des conseillers scientifiques, soit des employés d'une société appelée Epeius Pharma, qui développe cette technologie pour une utilisation future chez les patients humains.

L’équipe de recherche a eu l’idée d’utiliser Toxoplasma comme système d’administration de médicaments en 2013.

“Il semblait presque trop ‘loin là-bas’ à l'époque — ce parasite semble faire tout ce dont nous aurions besoin pour résoudre le problème de la délivrance du cerveau,” auteur principal Shahar Bracha, un associé postdoctoral à l'Institut McGovern pour la recherche sur le cerveau du MIT, a écrit dans le briefing de recherche.

La transformation du parasite en ce système a nécessité des années de travail, au cours desquelles Bracha a obtenu son doctorat à l'Université de Tel Aviv et a collaboré étroitement avec Lilach Sheiner, professeur de parasitologie à l'Université de Glasgow.

“Plus nous explorions cette idée, plus elle semblait réalisable, dit” Bracha.

Les expériences ont exploité deux structures du parasite : le rhoptry, qui injecte des protéines dans les cellules de l'extérieur, et les granules denses, qui sécrètent des protéines de l'intérieur d'une cellule.

Le mécanisme d'injection utilisé par rhoptries — connu sous le nom de kiss-and-spit — était capable de délivrer de petites quantités de protéines dans les cellules ciblées, tandis que les granules denses délivraient de plus grandes quantités de protéines avec plus de succès. Les chercheurs ont suggéré qu’une fois affinés, ces deux systèmes de distribution pourraient être mieux adaptés à des fins différentes.

Lorsque les chercheurs ont injecté leurs parasites modifiés à des souris, les rongeurs ne sont pas tombés malades. Cependant, T. gondii n'est pas toujours inoffensif. Chez les humains, en particulier ceux dont le système immunitaire est affaibli, le parasite peut parfois se répliquer de manière incontrôlable, endommageant le cerveau, le cœur et les yeux. Cela présente également un risque pour la croissance des fœtus et peut entraîner de graves conséquences, comme la cécité ou des lésions cérébrales.

“Les souches non atténuées de T. gondii imposent encore des risques de sécurité importants qui doivent être pris en compte, ont écrit les chercheurs lors du briefing de recherche. Pour faire avancer cette technologie, les scientifiques devront neutraliser le parasite, le rendant ainsi aussi inoffensif que possible. [LiveScience]