Les ondes sonores dans le cerveau
À l'avenir, les médicaments pourraient être administrés spécifiquement dans le cerveau, ce qui pourrait accroître leur efficacité et réduire leurs effets secondaires
Des chercheurs de l'ETH Zurich ont montré pour la première fois que des micro-véhicules peuvent être dirigés à travers les vaisseaux sanguins du cerveau de souris à l'aide d'ultrasons. Ils espèrent que cela permettra à terme de mettre au point des traitements capables de délivrer des médicaments avec une grande précision.
Les tumeurs cérébrales, les hémorragies cérébrales et les troubles neurologiques et psychologiques sont souvent difficiles à traiter par des médicaments. Et même lorsque des médicaments efficaces sont disponibles, ils ont tendance à avoir de graves effets secondaires parce qu'ils circulent dans tout le cerveau et pas seulement dans la zone qu'ils sont censés traiter. Face à cette situation, les chercheurs ont bon espoir de pouvoir un jour proposer une approche plus ciblée qui permettrait d'administrer des médicaments à des endroits très précis. À cette fin, ils sont en train de mettre au point des mini-transporteurs qui peuvent être guidés à travers le dense labyrinthe des vaisseaux sanguins.
Des chercheurs de l'ETH Zurich, de l'université de Zurich et de l'hôpital universitaire de Zurich ont réussi pour la première fois à guider des micro-véhicules à travers les vaisseaux sanguins du cerveau d'un animal à l'aide d'ultrasons.
Les ultrasons au lieu du magnétisme
Par rapport à d'autres technologies de navigation telles que celles basées sur les champs magnétiques, les ultrasons offrent certains avantages. Daniel Ahmed, professeur de robotique acoustique à l'ETH Zurich et superviseur de l'étude, explique : "En plus d'être largement utilisés dans le domaine médical, les ultrasons sont sûrs et pénètrent profondément dans le corps."
Pour leur micro-véhicule, Ahmed et ses collègues ont utilisé des microbulles remplies de gaz et enduites de lipides - les mêmes substances que celles dont sont constituées les membranes cellulaires biologiques. Les bulles ont un diamètre de 1,5 micromètre et sont actuellement utilisées comme agent de contraste dans l'imagerie par ultrasons.
Les chercheurs viennent de montrer que ces microbulles peuvent être guidées à travers les vaisseaux sanguins. "Étant donné que l'utilisation de ces bulles, ou vésicules, est déjà approuvée chez l'homme, il est probable que notre technologie sera approuvée et utilisée dans les traitements humains plus rapidement que d'autres types de microvéhicules actuellement en cours de développement", explique M. Ahmed. Le Conseil européen de la recherche (CER) lui a accordé une bourse de démarrage en 2019 pour son projet de recherche et de développement de cette technologie.
Un autre avantage des microbulles guidées par ultrasons est qu'elles se dissolvent dans le corps une fois qu'elles ont fait leur travail. Lorsqu'on utilise une autre approche, les champs magnétiques, les microvéhicules doivent être magnétiques, et il n'est pas facile de développer des microvéhicules biodégradables. De plus, les microbulles développées par les chercheurs de l'ETH Zurich sont petites et lisses. "Il nous est donc facile de les guider le long de capillaires étroits", explique Alexia Del Campo Fonseca, doctorante dans le groupe d'Ahmed et auteur principal de l'étude.
À contre-courant
Au cours des dernières années, Ahmed et son groupe ont travaillé en laboratoire pour mettre au point leur méthode de guidage des microbulles dans les vaisseaux étroits. Aujourd'hui, en collaboration avec des chercheurs de l'Université de Zurich et de l'Hôpital universitaire de Zurich, ils ont testé cette méthode sur des vaisseaux sanguins dans le cerveau de souris. Les chercheurs ont injecté les bulles dans le système circulatoire des rongeurs, où elles sont entraînées dans la circulation sanguine sans aucune aide extérieure. Cependant, les chercheurs ont réussi à utiliser les ultrasons pour maintenir les vésicules en place et les guider dans les vaisseaux cérébraux à contre-courant de la circulation sanguine. Les chercheurs ont même pu guider les bulles à travers des vaisseaux sanguins alambiqués ou les faire changer de direction plusieurs fois afin de les diriger vers les branches les plus étroites de la circulation sanguine.
Pour contrôler les mouvements des microvéhicules, les chercheurs ont également fixé quatre petits transducteurs à l'extérieur du crâne de chaque souris. Ces dispositifs génèrent des vibrations dans la gamme des ultrasons, qui se propagent dans le cerveau sous forme d'ondes. À certains endroits du cerveau, les ondes émises par deux ou plusieurs transducteurs peuvent s'amplifier ou s'annuler. Les chercheurs guident les bulles à l'aide d'une méthode sophistiquée qui consiste à ajuster la sortie de chaque transducteur. L'imagerie en temps réel leur montre la direction dans laquelle les bulles se déplacent.
Pour créer l'imagerie de cette étude, les chercheurs ont utilisé la microscopie à deux photons. À l'avenir, ils souhaitent également utiliser les ultrasons eux-mêmes pour l'imagerie et prévoient d'améliorer la technologie des ultrasons à cette fin.
Dans cette étude, les microbulles ne contenaient pas de médicaments. Les chercheurs voulaient d'abord montrer qu'ils pouvaient guider les microvéhicules le long des vaisseaux sanguins et que cette technologie pouvait être utilisée dans le cerveau. C'est là que se trouvent des applications médicales prometteuses, notamment dans le traitement du cancer, des accidents vasculaires cérébraux et des troubles psychologiques. La prochaine étape pour les chercheurs consistera à attacher des molécules médicamenteuses à l'extérieur de l'enveloppe de la bulle pour le transport. Ils souhaitent améliorer l'ensemble de la méthode jusqu'à ce qu'elle puisse être utilisée chez l'homme, dans l'espoir qu'elle serve un jour de base à la mise au point de nouveaux traitements.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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