La thérapie par nanoparticules magnétiques pour la maladie de Parkinson

Les maladies neurodégénératives telles que la maladie de Parkinson (MP) progressent à une vitesse alarmante et si l’on en croit les projections, leur prévalence dépassera celle du cancer d’ici 2040. Avec l’émergence des thérapies cellulaires en tant qu’approche prometteuse visant à restaurer la fonction neuronale, il est nécessaire de contrôler ces cellules in situ.

Le traitement pour la MP constitue l’un des plus grands défis de la médecine, et les solutions existantes s’avèrent pour le moment insuffisantes. Les stratégies de remplacement cellulaire, à savoir la transplantation de nouvelles cellules dans le cerveau, se sont révélées prometteuses, mais les questions d’ordre éthique liées à leur origine fœtale limitent leur utilisation. Les approches alternatives telles que la reprogrammation des cellules des patients in vitro peuvent générer des neurones autologues. Dans les deux cas, le défi suivant consiste à contrôler leur comportement in vivo suite à la transplantation.

La nanoparticule magnétique pour guider la croissance des axones au sein des neurones

Le projet MAGNEURON, financé par l’UE, propose de restaurer les connexions entre les neurones du cerveau grâce à une méthode qui favorise et guide la croissance externe des axones neuronaux. «Notre concept repose sur l’utilisation de nanoparticules magnétiques fonctionnalisées avec des protéines de signalisation qui sont insérées à l’intérieur de cellules et qui guident la croissance des axones», explique le coordinateur du projet Mathieu Coppey. Dans la mesure où les nanoparticules sont magnétiques, il est possible de les localiser grâce à des dispositifs magnétiques, déclenchant ainsi des réponses cellulaires dirigées dans l’espace. L’idée est d’utiliser dans un premier temps ces nanoparticules magnétiques pour reprogrammer les cellules somatiques du patient dans les neurones, puis une fois la transplantation effectuée, de guider la croissance des axones dans la bonne direction. Dans le premier cas, appelé mode «temps», les nanoparticules sont fixées sur des récepteurs mécanorépondants de surface. On utilise par la suite un aimant externe pour fournir la stimulation mécanique et promouvoir la différenciation de la destinée neuronale. Le mode «espace» représente quant à lui la manipulation de la croissance cellulaire une fois que les nanoparticules magnétiques ont été insérées (approche dite «magnétoscopique») ou ont été intégrées de manière passive par endocytose. Elles s’accumulent d’un côté de la cellule, et à travers l’action des protéines de surface ou directement par leur propre force, elles induisent un signal qui guide la croissance des cellules. L’approche a été testée in vitro dans des lignées cellulaires et des neurones primaires, et les résultats sont encourageants.

Restaurer les connexions du cerveau

Il existe aujourd’hui indubitablement un besoin de méthodes capables de manipuler les fonctions cellulaires. L’optogénétique et la modulation du microenvironnement représentent deux approches prometteuses visant à traiter les maladies neurodégénératives. Le concept MAGNEURON, bien qu’encore dans sa phase initiale, a ouvert de nouveaux champs d’applications thérapeutiques pour les aimants, à plus forte raison dans la mesure où les champs magnétiques fonctionnent sur de longues distances et n’interfèrent pas avec les matériaux biologiques. Les maladies neurodégénératives ne se caractérisent pas uniquement par la mort cellulaire, mais également par des atteintes aux circuits cérébraux. «Si nous trouvons comment diriger la croissance spatiale d’un axone tout en préservant le corps cellulaire neuronal, nous pourrions parvenir à restaurer la connexion électrique entre les neurones du cerveau. Il s’agit d’un processus similaire à la réparation d’un composant électrique sur une puce endommagée: si vous vous contentez de remplacer le composant sans restaurer ses connexions, cela ne sert à rien», souligne Mathieu Coppey. Des partenaires du projet ont hâte de pouvoir approfondir l’approche des nanoparticules magnétiques au niveau thérapeutique. L’approche de MAGNEURON n’est pas en mesure d’activer des cellules situées à plusieurs centimètres de distance: ainsi, la taille elle-même du cerveau pose un défi. Des partenaires exploreront le potentiel des nanoparticules magnétiques pour restaurer la connectivité neuronale après une lésion de la moelle épinière, où les distances sont plus courtes et l’innovation sera en mesure de révolutionner les traitements. «Le projet a été initié par Maxime Dahan, un scientifique d’exception à la créativité sans borne et doté de véritables capacités de leadership, qui s’est tristement éteint en 2018», termine Mathieu Coppey, en dédiant le projet à sa mémoire.

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