La chimie "click-to-release" rend les pompes ioniques adaptées aux médicaments de grande taille
Des médicaments au bon endroit, au bon moment : une thérapie anticancéreuse localisée plutôt que systémique
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Comment un médicament peut-il être libéré ou activé exactement à l'endroit et au moment où il est nécessaire dans l'organisme ? Pour de nombreux traitements, notamment en cancérologie, le composé actif ne devrait idéalement agir que sur un site spécifique. Pourtant, dans la pratique, les médicaments sont distribués dans l'ensemble du corps : la maladie est locale, mais la thérapie est systémique, avec peu de contrôle spatial ou temporel.
De gauche à droite : Hannes Mikula, Johannes Bintinger, Nikolaus Poremba, Andreas Löffler, Patrick Keppel, Sebastian Hecko, Marle E. J. Vleugels
© TU Wien / Barbara Sohr
Des chercheurs de la TU Wien ont franchi une étape technologique importante en combinant des pompes ioniques électroniques avec la chimie dite "click-to-release". Les pompes ioniques peuvent délivrer de petites molécules chargées à la demande avec une grande précision, mais jusqu'à présent, elles étaient limitées à des composés relativement petits. La nouvelle approche permet de surmonter cette limitation : au lieu de transporter le médicament lui-même, de petits "ciseaux chimiques" sont délivrés, qui libèrent des médicaments préalablement immobilisés directement sur le site cible. Cela permet, pour la première fois, un contrôle électronique précis de la libération des médicaments pour une gamme beaucoup plus large de produits thérapeutiques. Plusieurs brevets ont déjà été déposés et la technologie "iontronic click-to-release" vient d'être publiée dans la revue Nature Communications.
Pompes à ions : délivrer des molécules en appuyant sur un bouton
"Lorsqu'un médicament est pris par voie orale ou injecté, il se répand dans tout l'organisme. Seule une infime partie, environ un millionième, atteint le site où il est réellement nécessaire, par exemple les cellules tumorales", explique Johannes Bintinger, de l'Institut de chimie synthétique appliquée de l'Université technique de Vienne, qui a dirigé le projet.
Les pompes à ions, développées à l'origine à l'université de Linköping en Suède, offrent une solution. Il s'agit de petits appareils électroniques destinés à être implantés directement dans le corps. À l'intérieur du dispositif, une membrane sélective des ions et un potentiel électrique appliqué permettent de transporter et de libérer des molécules chargées de manière contrôlée et résolue dans le temps, directement sur le site de l'implant. De cette manière, la libération de substances peut être contrôlée avec précision en appuyant sur un bouton.
"Cependant, il existe une limitation fondamentale", explique Sebastian Hecko (TU Wien), premier auteur de l'étude. "Les pompes à ions ne conviennent pas à toutes les molécules. Elles ne peuvent délivrer que des composés chargés électriquement en dessous d'une certaine taille".
Cela exclut de nombreux médicaments importants, en particulier les grandes biomolécules telles que les protéines, qui sont trop volumineuses pour passer à travers la membrane. "C'est là que la deuxième partie de notre recherche entre en jeu", explique Johannes Bintinger : "la chimie de libération par clic".
Click-to-release : activation précise au niveau du site cible
La chimie "click-to-release" est un concept issu de la chimie bioorthogonale. Elle fait référence à des réactions hautement sélectives entre des partenaires moléculaires spécifiquement conçus, qui se déroulent sans interférer avec d'autres molécules de l'organisme.
Dans cette approche, les molécules de médicaments sont liées à un dépôt local par des liens chimiques clivables et restent immobilisées. "Seule une molécule déclencheuse appropriée peut rompre cette liaison et libérer le médicament à l'endroit souhaité. C'est exactement le principe que nous combinons avec la pompe à ions : au lieu de transporter le médicament lui-même, nous délivrons une petite molécule de déclenchement qui clive sélectivement les conjugués médicamenteux immobilisés localement. Cela permet un contrôle précis du moment et de la dose de libération du médicament", explique Hannes Mikula (TU Wien).
"Nous avons pu démontrer que les pompes à ions peuvent être utilisées pour contrôler électroniquement la libération de ces molécules de déclenchement avec une grande précision", explique Sebastian Hecko. "Cela nous permet de déterminer exactement quand et quelle quantité de médicament est libérée sur le site cible. Ce faisant, nous avons intégré fonctionnellement deux technologies complémentaires et combiné leurs forces respectives."
Une thérapie locale ciblée au lieu d'une exposition systémique
Comme les médicaments sont activés précisément là où ils sont nécessaires, des doses nettement plus faibles peuvent suffire, ce qui réduit considérablement les effets secondaires. Ceci est particulièrement important pour les patients atteints de maladies localisées, qui reçoivent encore souvent des thérapies systémiques telles que la chimiothérapie.
"Une seule goutte peut contenir beaucoup plus de médicament que ce qui est nécessaire pour plusieurs semaines de traitement contre le cancer", explique Johannes Bintinger. "En même temps, la pompe ionique contrôlée électroniquement permet une régulation précise de la libération du médicament. Certains médicaments sont plus efficaces lorsqu'ils sont administrés à un moment précis de la journée. Avec une pompe ionique, c'est simple, alors que c'est pratiquement impossible avec les méthodes conventionnelles telles que les pilules ou les perfusions".
L'étude, menée par des chercheurs de l'Université technique de Vienne, de l'Université de Linköping et de l'Université médicale de Graz, démontre, par des expériences sur des cellules vivantes, que la nouvelle méthode est extrêmement précise et fiable. D'autres études sont maintenant prévues pour faire progresser la technologie vers une application clinique. "Les applications médicales potentielles sont nombreuses", déclare Johannes Bintinger. "Notre objectif est de traduire cette technologie en solutions thérapeutiques concrètes.
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.
Publication originale
Hecko, S., Vleugels, M. E., Bayer, C., Byun, D., Hörberg, M. E., Poremba, N., ... & Bintinger, J. (2026). Iontronic click-to-release enables electrically controlled delivery of drugs and biomolecules beyond charge and size limitations. Nature Communications.
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