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Des nanoparticules biomédicales comme immunomodulateurs

 

Les nanoparticules peuvent avoir un effet stimulant autant qu’inhibant sur le système immunitaire. L’objectif de l’équipe de Barbara Rothen-Rutishauser était d’étudier les effets immunomodulateurs des nanoparticules en fonction de leurs caractéristiques et de livrer ainsi des enseignements utiles au développement de nouvelles immunothérapies.

Contexte (projet de recherche terminé)

Les nanoparticules sont déjà utilisées dans les études cliniques pour des applications biomédicales. Les effets des nanoparticules sur le corps humain et leur influence sur le système immunitaire restent toutefois étonnamment peu connus. Selon le matériau qui les compose, leur taille et/ou la structure de leur surface, les nanoparticules inhibent ou déclenchent des réponses immunitaires. Cette capacité à reprogrammer le système immunitaire peut être utilisée dans le traitement de maladies immunitaires, telles que l’asthme bronchique allergique. Les poumons ont une surface très étendue et possèdent de multiples cellules immunitaires qui contrôlent la possible nocivité pour l’organisme humain des substances parvenant dans les poumons via l’air inspiré. Ces cellules immunitaires peuvent potentiellement être impactées par les nanoparticules avec lesquelles elles entrent en contact. Avec son équipe, Barbara Rothen-Rutishauser voulait étudier le potentiel thérapeutique des nanoparticules inhalables. A l’aide de cultures cellulaires figurant un modèle en trois dimensions des poumons humains et un modèle de souris, ils ont cherché à savoir quelles cellules du système immunitaire absorbent les différentes nanoparticules, et si elles peuvent activer les immunités innées et/ou acquises ou déclencher une immunotoxicité.

Résultats

Dans une première étape, des nanoparticules d’or dotées de différentes surfaces et charges électriques ont été développées et caractérisées. A l’aide de la culture cellulaire figurant le modèle de poumon, l’équipe a pu montrer que les nanoparticules d’or étaient absorbées par les cellules présentatrices d’antigènes du système immunitaire, sans pour autant avoir d’effet toxique sur les cellules. Cette absorption est plus efficace pour des nanoparticules d’or chargées positivement que celles chargées négativement. L’absorption par des cellules immunitaires spécifiques a pu être significativement augmentée en modifiant la surface des nanoparticules d’or à l’aide d’un anticorps capable de reconnaitre les récepteurs des cellules immunitaires. Dans le modèle de souris, les chercheurs ont pu montrer que seules les nanoparticules d’or chargées positivement – et non celles chargées négativement – activent le système immunitaire acquis dans les ganglions lymphatiques. En résumé, les résultats de ce projet montrent que caractéristiques de surface des nanoparticules influence la réponse immunitaire, en intervenant dans l’absorption des nanoparticules par les cellules immunitaires des tissus pulmonaires et dans la réponse immunitaire dans les ganglions lymphatiques.

Importance

Ce projet livre d’importantes informations sur les mécanismes d’interaction des nanoparticules avec le système immunitaire dans les poumons, sur la manière dont elles régulent la réponse immunitaire et sur les caractéristiques des nanoparticules qui sont déterminantes à cet égard. Le projet pose donc des bases essentielles pour déterminer le potentiel des nanoparticules en tant que produit immunorégulateur et une étape importante en vue de leur utilisation thérapeutique future.

Titre original

Biomedical nanoparticles as immune-modulators

Direction du projet

  • Prof. Barbara Rothen-Rutishauser

Autre requérant-e-s

  • Dr. Fabian Blank
  • PD Dr. Christophe von Garnier

 

 

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 Contact

Prof. Barbara Rothen-Rutishauser Adolphe Merkle Institute Université de Fribourg Chemin des Verdiers 4 1700 Fribourg +41 26 300 95 02 barbara.rothen@unifr.ch