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L'imagerie photoacoustique combine excitation lumineuse et ondes sonores pour, notamment, suivre l'injection de médicaments encapsulés dans des nanoparticules. Des chercheurs de l'IGPS (CNRS/Université Paris-Saclay), de l'ISMO (CNRS/Université Paris-Saclay), du LIB (CNRS/INSERM/Sorbonne Université) et du PPSM (CNRS/ENS Paris-Saclay) ont développé un nouveau marqueur adapté aux contraintes in vivo. Publiés dans la revue ACS Applied Materials & Interfaces, ces travaux reposent sur la modification de molécules de la famille des BODIPY.
© Bodin et al.
Les nanovecteurs sont des assemblages moléculaires nanométriques capables d'acheminer précisément des molécules à travers le corps humain, vers des cibles telles qu'un organe ou une tumeur. Le développement de ces solutions thérapeutiques prometteuses demande cependant des techniques d'imagerie médicale adaptées à leur suivi dans l'organisme. L'imagerie photoacoustique y parvient en combinant une excitation par la lumière, une détection ultrasonore et une sensibilité à l'absorption optique. Elle utilise pour cela des particules métalliques à base d'or, qui peuvent cependant poser des problèmes de toxicité, ou de certains fluorophores organiques, qui perdent hélas rapidement leurs propriétés une fois administrés.
En quête d'une meilleure solution, différentes équipes scientifiques s'intéressent à des molécules fluorescentes appelées BODIPY, abréviation de bore-dipyrrométhene, qui ont l'avantage d'être très modulables et peuvent ainsi acquérir de nouvelles propriétés. Des chercheurs de l'Institut Galien Paris-Saclay (IGPS, CNRS/Université Paris-Saclay), de l'Institut des sciences moléculaires d'Orsay (ISMO, CNRS/Université Paris-Saclay), du Laboratoire d'imagerie biomédicale (LIB, CNRS/INSERM/Sorbonne Université) et du laboratoire Photophysique et photochimie supramoléculaires et macromoléculaires (PPSM, CNRS/ENS Paris-Saclay) ont conçu un BODIPY optimisé pour l'imagerie photoacoustique, puis l'ont greffé avec succès sur un polymère biodégradable pour une utilisation in vivo.
Les chimistes y sont parvenus en modulant la structure chimique du BODIPY afin qu'il absorbe la lumière dans le proche infrarouge, ce qui permet à la lumière de pénétrer dans les tissus biologiques. Un autre paramètre, appelé rendement quantique de fluorescence, a lui été réduit pour qu'une partie de l'énergie émise par le BODIPY se manifeste sous la forme de chaleur, dont la dissipation provoque des vibrations à des fréquences d'ultrasons. Cela facilite sa détection par imagerie photoacoustique. Le BODIPY a ensuite été formulé en nanoparticules d'une centaine de nanomètres de diamètre, qui ont été facilement détectées par un équipement commercial après injection intraveineuse chez des animaux sains.
Ces travaux interdisciplinaires, menés dans le cadre du projet ANR CAP-Photoac, vont se poursuivre sur plusieurs axes. Il s'agira notamment de suivre le devenir des nanovecteurs de BODIPY dans le contexte d'animaux malades, de développer une imagerie photoacoustique en 3D ainsi que de mettre au point un marqueur sensible aux changements de pH, comme lorsque des nanoparticules sont capturées par des macrophages du système immunitaire, ce qui aiderait à mieux comprendre comment les nanovecteurs réagissent dans l'organisme.
Référence:
Jean-Baptiste Bodin, Jérôme Gateau, Justine Coïs, Théotim Lucas, Flora Lefebvre, Laurence Moine, Magali Noiray, Catherine Cailleau, Stéphanie Denis, Gilles Clavier, Nicolas Tsapis & Rachel Méallet-Renault.
Biocompatible and Photostable Photoacoustic Contrast Agents as Nanoparticles Based on Bodipy Scaffold and Polylactide Polymers: Synthesis, Formulation, and In Vivo Evaluation ACS Appl. Mater. Interfaces 2022
https://doi.org/10.1021/acsami.2c04874
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