Cancer: modéliser l'organisation supramoléculaire de pro-médicaments pour un meilleur criblage

Publié par Isabelle le 16/11/2021 à 13:00
Source: CNRS INC
L'encapsulation de principes actifs dans des nanoparticules permet un traitement mieux ciblé. Cependant, ces principes actifs s'échappent toujours en quantité non négligeable avant leur arrivée à la cible. En liant le médicament à un polymère (Un polymère (étymologie : du grec pollus, plusieurs, et meros, partie) est un...), on parvient à mieux contrôler sa libération évitant ainsi son relargage précoce. Dans ce contexte (Le contexte d'un évènement inclut les circonstances et conditions qui l'entourent; le...), des scientifiques sont parvenus pour la première fois, grâce à des méthodes de simulation, à décrire l'organisation (Une organisation est) supramoléculaire de ces prodrogues au sein des nanoparticules pour une meilleure prédiction thérapeutique (La thérapeutique (du grec therapeuein, soigner) est la partie de la médecine qui...), notamment en oncologie.


Modélisation moléculaire de deux nanoparticules de prodrogues polymères (Médicament 1 = gemcitabine, Médicament (Un médicament est une substance ou une composition présentée comme possédant...) 2 = paclitaxel, Liaison = propanoate ou diglycolate, Polymère = polyisoprene).
© Julien NICOLAS

Les nanoparticules de polymère permettent d'améliorer le transport (Le transport est le fait de porter quelque chose, ou quelqu'un, d'un lieu à un autre, le plus...) des médicaments jusque dans les tissus malades et donc l'efficacité du traitement, notamment dans le cas du cancer (Le cancer est une maladie caractérisée par une prolifération cellulaire anormalement...). Cependant, lorsque le médicament est simplement encapsulé dans les nanoparticules, une quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire,...) non-négligeable peut s'en extraire rapidement et prématurément, diminuant ainsi l'efficacité thérapeutique et augmentant les effets secondaires.

Pour contourner cette limitation, on réalise des liaisons covalentes entre le médicament et le polymère, formant (Dans l'intonation, les changements de fréquence fondamentale sont perçus comme des variations de...) ainsi ce que l'on nomme une prodrogue(*) polymère. Le médicament est alors libéré de manière contrôlée par coupure de sa liaison covalente avec le polymère, évitant ainsi son relargage précoce. Cependant, le développement de tels systèmes repose encore essentiellement sur des approches méthodologiques de type "essai-erreur", où de nouvelles structures chimiques sont synthétisées, testées in vitro et in vivo, puis modifiées et testées à nouveau. Malheureusement, cette stratégie (La stratégie - du grec stratos qui signifie « armée » et ageîn qui signifie...) est extrêmement chronophage, coûteuse, et peu efficace.

Afin de concevoir plus efficacement des nanoparticules en oncologie via une meilleure prédiction de la libération du médicament, des chercheurs de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est...) Galien (Galien (en grec ancien Γαληνός / Galênós, en...) Paris-Saclay et de BioCIS (CNRS/Université Paris-Saclay) sont parvenus à élucider avec précision l'organisation supramoléculaire de nanoparticules de prodrogues polymères anticancéreuses. En utilisant une méthode de modélisation moléculaire de type "gros grain (En météorologie maritime: Un grain est un vent violent et de peu de durée qui s'élève...)"(**) parfaitement adaptée aux simulations de l'auto-assemblage de macromolécules, ils ont pu proposer une description quasi-atomique des nanoparticules et déterminer précisément la localisation des diverses composantes des prodrogues en leur sein (e.g., médicament, polymère, liaison médicament-polymère), données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent...) très difficiles à obtenir expérimentalement.

Cette meilleure compréhension de ces systèmes est une étape incontournable si l'on veut optimiser le relargage du principe actif via le contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de...) de la structure chimique de la prodrogue. Plus généralement, cette approche de modélisation "gros grain" pourrait être utilisée pour anticiper l'efficacité thérapeutique de n'importe quelle nanoparticule polymère dédiée à la nanomédecine.

Notes:
(*) Une prodrogue est un médicament qui, après administration, est converti par l'organisme en médicament pharmacologiquement actif.
(**) Une modélisation "gros grain" décrit une molécule (Une molécule est un assemblage chimique électriquement neutre d'au moins deux atomes, qui...) avec des particules représentant 3 ou 4 atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut...) lourds au lieu de tous ses atomes, ce qui permet de réduire considérablement les temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...) de simulation.


Référence:
Ping Gao, Julien Nicolas & Tâp Ha-Duong.
Supramolecular Organization of Polymer Prodrug Nanoparticles Revealed by Coarse-Grained Simulations
J. Am. Chem. Soc. (2021)
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c05332

Contacts:
- Julien Nicolas - Chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la...) à l'Institut Galien Paris-Sud
- Stéphanie Younès - Responsable Communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle,...) - Institut de chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à...) du CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand...)
- Anne-Valérie Ruzette - Chargée scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui...) pour la communication - Institut de chimie du CNRS
- Christophe Cartier dit Moulin (Un moulin est une machine à moudre les grains de céréale en farine et, par analogie,...) - Chercheur à l'Institut parisien de chimie moléculaire & Chargé de mission pour la communication scientifique de l'INC
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