Nous sommes aujourd'hui à Chatenay-Malabry, près de Paris, dans la faculté de Pharmacie. Au laboratoire de physico-chimie, pharmacotechnie et biopharmacie, une unité de recherche du CNRS dirigée par le professeur Patrick Couvreur, on met au point une nouvelle génération de médicaments.

REGARDEZ: Ce sont des cellules cancéreuses de foie, cultivées in vitro.
Ici, elles sont en contact avec un médicament anticancéreux. Sur ces images en accéléré, on voit très bien que les cellules cancéreuses meurent, que les amas se réduisent fortement, comme ici à gauche. Malheureusement, même si l'action du médicament est flagrante in vitro, son efficacité sur des cellules du corps, in vivo, n'en est pas pour autant certaine, car dans un organisme vivant, il est difficile de cibler correctement des cellules cancéreuses.

Patrick Couvreur : Bien, donc, nous sommes ici dans la salle de culture de cellules de notre laboratoire où en réalité nous étudions l'efficacité des médicaments anti-tumoraux in vitro, c'est-à-dire, en fait, sur les cellules en cultures. Alors, simplement pour vous montrer la manière dont on peut procéder, eh bien, voyez, on est en train, ici, d'observer des cellules cancéreuses au microscope et ces cellules vont se multiplier de manière tout à fait considérable parce que précisément ce sont des cellules cancéreuses, si on les incube dans une étuve.

Nous avons filmé la prolifération des cellules à l'intérieur de l'étuve pendant 48 heures, en prenant une image toutes les 2 minutes. Le résultat est impressionant.

P. Couvreur : Cette multiplication cellulaire pose le problème du grossissement des tumeurs, et c'est précisément ce que l'on veut étudier. Et vous allez voir qu'il existe à l'heure actuelle des médicaments qui sont relativement efficaces pour réduire précisément, pour inhiber cette multiplication tumorale. Nous allons faire une petite expérience qui va consister à ajouter à cette culture cellulaire une solution qui contient de la doxorubicine qui est un médicament anticancéreux.

P. Couvreur : Donc, voyez, on met les cellules au contact avec le médicament. Eh bien, quand on fait cela et si l'on continue à incuber les cellules, et si l'on observe ensuite ce qui se passe au microscope, eh bien, on peut voir, effectivement, que l'on va, grâce à ce médicament, réduire de manière très importante la multiplication cellulaire. On a donc à l'heure actuelle, in vitro, des médicaments qui sont efficaces pour réduire la multiplication de cellules tumorales. Malheureusement, in vivo, c'est-à-dire lorsqu'on va administrer cela à un patient, les choses sont beaucoup plus compliquées. Alors, pourquoi, in vivo, une telle molécule n'est pas nécessairement aussi efficace sur des cellules tumorales, sur une tumeur primaire, sur des métastases hépatiques ? Eh bien, parce que en réalité, quand on va administrer cette molécule, eh bien, la première chose que devra faire cette molécule pour être efficace, c'est passer un certain nombre de barrières biologiques. Pour vous donner un exemple, si vous administrez un médicament par voie orale, pour être absorbé il doit passer à travers l'épithélium intestinal. C'est dans certains cas une première difficulté. Et puis ensuite, eh bien, on n'est pas au bout de nos peines parce que le médicament va en réalité se distribuer entre différents tissus, entre différents organes, et donc, on pourrait dire d'une certaine manière qu'il va se diluer dans l'ensemble de l'organisme. Or, c'est uniquement au niveau des cellules cancéreuses, évidemment, que ce médicament doit exercer son action thérapeutique. Et donc, vous voyez que s'il n'est pas réellement ciblé au niveau des cellules cancéreuses, il va imprégner d'autres tissus d'autres organes et induire une certaine toxicité, voire même être peu efficace. Et je reviens à l'exemple de la doxorubicine. Vous savez que la doxorubicine va avoir tendance, après administration intraveineuse, de se concentrer au niveau cardiaque. Et donc, ce médicament va donner des toxicités cardiaques, ce qui, dans certains cas, va nécessiter d'arrêter le traitement parce que le patient va développer une toxicité au niveau de ce tissu-là. Tout l'intérêt des recherches que nous menons dans ce laboratoire, c'est précisément de mettre au point, de trouver des systèmes transporteurs de médicaments qui vont permettre précisément d'amener la doxorubicine ou les médicaments anticancéreux en général au niveau des cellules tumorales de l'organisme.

Pour fabriquer ces transporteurs, la doxorubicine en poudre est d'abord mise en solution dans de l'eau.

Une agitation faite avec un barreau magnétique permet une complète dilution du produit dans l'eau.

Une partie de la solution est ensuite mise en contact avec un mélange dit de polymérisation, qui favorise la formation des transporteurs.

A ce mélange sont ajoutées les molécules qui constitueront les transporteurs. Sous l'effet de l'agitation, le mélange se trouble peu à peu : Ce sont les molécules qui s'associent en petites billes, appelées nanoparticules. Elles renferment la doxorubicine.

Après 6 heures d'agitation, la réaction est terminée. Quelques gouttes de la préparation sont mises à sécher pour être observées au microscope.

P. Couvreur : Alors là, on voit bien les cinq gouttes de préparation qui ont été déposées et qu'on va essayer de grossir de manière à voir des particules. Voilà. On devine déjà un tapis de nanoparticules, on commence à les voir, et voilà, c'est magnifique, on voit très, très bien ces particules de doxorubicine submicroscopiques puisque vous voyez que la taille de la barre fait un micron. On va essayer de grandir encore un peu. Voilà.

La solution est ensuite injectée à une souris porteuse d'une tumeur hépatique, que l'on a préalablement endormie.

P. Couvreur : Donc, vous avez vu que l'on a injecté les nanoparticules chargées en doxorubicine aux souris. On l'a fait par voie intraveineuse et lorsqu'elles vont rentrer au contact avec le sang, toute une série de protéines plasmatiques va revenir s'absorber, elles sont de natures diverses et variées, à la surface de la nanoparticule chargée en doxorubicine. Comme on le voit ici, ces particules vont être décorées d'une série de protéines dont certaines sont ce que l'on appelle des opsonines. Eh bien, ces opsonines vont tout simplement guider la nanoparticule vers des récepteurs qui sont situés à la surface des cellules de Kupffer du foie. Alors, il faut savoir que au niveau du foie, ces cellules de Kupffer sont des macrophages qui ont donc des récepteurs spécifiques qui reconnaissent, vous le voyez, certaines des opsonines plasmatiques. Et comme les particules sont décorées de ces opsonines, eh bien, vous voyez que ces particules vont être reconnues par les macrophages du foie, que l'on appelle encore une fois des cellules de Kupffer. Ces particules étant reconnues vont ensuite, comme vous le voyez ici, être internalisées par la cellule et le médicament va donc pouvoir être libéré, ce qui est une manière, clairement, de cibler les métastases hépatiques. Eh bien, c'est ce que nous allons essayer de voir au niveau de cette coupe. Alors, vous voyez très, très bien ici, déjà, qu'il y a un certain nombre de particules qui ont été phagocytées par ces macrophages après administration intraveineuse. Donc, vous voyez que ce macrophage, sur lequel nous sommes à l'heure actuelle, a phagocyté, a internalisé un très grand nombre de nanoparticules et finalement, ce sont ces particules qui servent véritablement de réservoir de doxorubicine. Lorsque ces particules vont être biodégradées, la doxorubicine va ensuite être libérée et va venir, à ce moment-là, imprégner les métastases hépatiques qui sont dans l'environnement immédiat de ces macrophages. Alors, le grand challenge à l'heure actuelle, c'est précisément de pouvoir cibler d'autres tissus cancéreux, d'autres tumeurs qui ne sont pas nécessairement localisées au niveau hépatique. Et pour faire cela, eh bien, on doit empêcher l'opsonisation des particules, c'est-à-dire l'approche des protéines plasmatiques à la surface du polymère. Et pour cela, sur le plan moléculaire, et c'est un énorme challenge, nous sommes en train de modifier, de travailler sur la chimie de surface de ces nanoparticules, notamment, comme vous le voyez ici, en leur greffant des molécules flexibles qui vont empêcher précisément les protéines plasmatiques de reconnaître la surface du polymère et de s'y absorber. Et le résultat de cela, c'est que les particules vont tourner plus longtemps dans la circulation. Alors maintenant, la problématique, c'est de doter ces particules d'un élément de reconnaissance moléculaire qui va leur permettre effectivement de se fixer sur les cellules cancéreuses et uniquement sur les cellules cancéreuses. Vous savez qu'un certain nombre de cellules cancéreuses, de cellules tumorales, que vous voyez représentées ici, hyper expriment -on l'a représenté ici en rouge- un récepteur spécifique qui est, en l'occurrence, le récepteur de l'acide folique. Et l'idée que nous avons eue est alors de recouvrir les nanoparticules d'acide folique qui sera donc capable d'amener la particule au niveau des cellules tumorales qui expriment ce récepteur. Et puis, eh bien, comme vous le voyez dans ce schéma, les particules vont être endocytées, c'est-à-dire internalisées par la cellule et elles vont relarguer leur contenu en substance anticancéreuse, par exemple la doxorubicine, à l'intérieur de cette cellule tumorale qui va donc être tuée. Alors, vous l'avez compris, la grande difficulté, c'est de réaliser cette architecture supramoléculaire de nanoparticules constituées d'un cour biodégradable, recouvert de chevelus moléculaires terminés par de l'acide folique comme élément de reconnaissance moléculaire.

Même si la technique n'est pas encore totalement opérationnelle, l'utilisation des nanoparticules semble être une méthode d'avenir pour augmenter l'efficacité des médicaments.