Articles

Des chercheurs de l’Université de Technologie d’Eindhoven ont élaboré une méthode visant à permettre l’administration contrôlée de médicaments dans la circulation sanguine à l’aide d’ « ordinateurs ADN ».

Une des applications potentielles du système élaboré par les chercheurs serait de mesurer la quantité d’anticorps thérapeutiques présents dans le sang et de décider s’il est nécessaire d’administrer tout médicament supplémentaire.

Or, l’utilisation d’anticorps thérapeutiques, notamment monoclonaux, s’applique à de nombreux domaines dans le cadre de thérapies ciblées : pathologies auto-immunes (SEP, polyarthrite rhumatoïde, lupus), pathologies tumorales (oncologie – cancer colorectal, hématologie – lymphome, pathologies infectieuses, les maladies inflammatoires ou encore le rejet de greffe.

L’étude « Antibody-controlled actuation of DNA-based molecular circuits » relatant les travaux des chercheurs a été publiée dans Nature Communications le 17 février 2017.

L’ADN, système intelligent distributeur de médicaments

Connu pour son rôle de support de l’information génétique, l’ADN est une molécule également appropriée pour effectuer des « calculs moléculaires » : les chercheurs expliquent que la séquence au sein d’une molécule d’ADN détermine avec quelles autres molécules d’ADN elle peut réagir, ce qui permet aux scientifiques de programmer les circuits de réaction désirés.

La méthode développée par les chercheurs repose sur un « ordinateur » ADN capable de détecter plusieurs anticorps dans le sang et d’effectuer des calculs en conséquence.

Afin d’expliquer ce nouveau concept, les chercheurs s’appuient sur l’analogie d’un système de sécurité ouvrant une porte en fonction de la personne qui s’y présente : si la personne est reconnue par le système de sécurité, la porte se déverrouille. Maarten Merkx l’ingénieur biomédical dirigeant l’équipe de chercheurs, explique que « la recherche sur les tests diagnostiques tend à se concentrer sur la ‘reconnaissance“, mais ce qui est spécial dans ce système c’est qu’il peut penser et être connecté à l’actionnement comme la délivrance de médicaments. »

Pour mémoire, le diagnostic de certaines pathologies repose sur la détection et la mesure de la concentration d’anticorps spécifiques, produits par notre système immunitaire lorsque nous sommes malades. Or, le système mis au point par les chercheurs pourrait contrôler l’activité d’un anticorps thérapeutique. Par ailleurs, face à des pathologies chroniques comme la maladie de Crohn, ces anticorps sont utilisés comme traitement médicamenteux.

Le procédé élaboré permet de traduire la présence de chaque anticorps en un seul élément ADN : « l’ordinateur ADN » décide ensuite, en fonction de la présence d’un ou plusieurs anticorps si l’administration de médicament est nécessaire. L’étudiant doctorant auteur principal de l’étude indique que « la présence d’une molécule d’ADN particulière provoque une série de réactions conduisant à l’exécution par l’ordinateur ADN de divers programmes ».

Une des applications potentielles du système élaboré par les chercheurs serait de mesurer la quantité d’anticorps thérapeutiques présents dans le sang et de décider s’il est nécessaire d’administrer tout médicament supplémentaire.

Maarten Merkx précise qu’ « en liant directement la mesure des anticorps au traitement de la maladie, nous pouvons être en mesure d’éviter les effets secondaires et de réduire les coûts à l’avenir. »

« Nous avons l’ambition d’être le n°1 de la technologie vasculaire en France, » affirme le Pr Fabien Koskas, co-fondateur de la start-up Endonov. Alors que sa première endoprothèse doit être commercialisée le mois prochain, le chef du service de chirurgie vasculaire à l’hôpital de la Pitié–Salpêtrière mesure malgré tout le chemin qu’il reste à parcourir.

L’endoprothèse conçue pour lutter contre l’anévrisme de l’aorte sous-rénale (voir encadré) n’est pas encore remboursée par l’Assurance Maladie. « Nous avons déposé le dossier auprès de la HAS mais il va encore falloir attendre entre 12 et 18 mois avant d’avoir une réponse », prévient Fabien Koskas.

Le chirurgien reste confiant parce que son endoprothèse représente une vraie innovation grâce à son caractère « morpho-ajusté ». Concrètement, l’implant s’adapte à la forme de l’anévrisme. Le manchon taillé sur mesure permet de n’enregistrer qu’un taux de fuite de 5%. Avec les endoprothèses industrielles présentes sur le marché, « il faut procéder à une nouvelle opération dans 15 à 20% des cas à cause de fuites », indique le Pr Koskas. En outre, l’implant d’Endonov coûte entre 1000 et 1500 euros contre 5000 pour les endoprothèses industrielles.

Un temps de développement important

Des atouts indéniables qui n’ont pas empêché que le développement de ce dispositif médical prenne du temps. Entre 1996 et 2000, l’équipe de Fabien Koskas a fabriqué artisanalement ses endoprothèses dans le service. « Et comme nous n’avons pas été soutenus par l’hôpital, nous avons décidé de créer une entreprise ». S’en sont suivies de longues négociations avec l’APHP et  l’Office de transfert de technologie et des transferts (OTTPI), la phase de création de la start-up,  les premières levées de fonds auprès de business angels, le démarrage de la production… et finalement le marquage CE obtenu à l’été 2016. La route a été longue mais Endonov a pu présenter à la HAS une cohorte de 400 patients implantés.

Des ambitions à l’international

Pour poursuivre son développement, Endonov va maintenant se lancer dans une levée de fonds de plus grande envergure. La start-up a besoin de 3 à 5 millions d’euros pour faire la preuve de concept de son premier dispositif médical et lancer les expérimentations des deux autres endoprothèses (pour la bifurcation aortique et la crosse aortique) destinées au marché américain. « Pour une prothèse aortique, c’est vraiment le minimum. Nous faisons figure de Petit Poucet face aux géants de l’endoprothèse, » déclare Bernard D’Oriano, le président d’Endonov. Ensuite, si la FDA approuve les dispositifs d’Endonov, ce sera alors une autre histoire. Le marché est porteur mais développer un réseau commercial demande des moyens bien supérieurs.

Des dizaines voire des milliers de robots d’une taille de quelques millimètres parcourant le système veineux de l’organisme afin de délivrer des médicaments ou un outil d’intervention auto-assemblé, c’est ce que développent des chercheurs de l’Université et du Methodist Hospital d’Houston, dont les travaux sont relatés dans la revue de l’université le 7 mars 2017.

L’IRM : du diagnostic non invasif à l’outil de délivrance de traitement non invasif ou peu invasif

Afin d’éviter les graves complications des chirurgies à cœur ouvert ou les grandes incisions nécessaires à l’observation de certaines tumeurs intra abdominales nécessitant un très long temps de guérison, des chercheurs de l’Université et du Methodist Hospital de Houston développent des algorithmes de contrôle, des technologies d’imagerie, des méthodes informatiques ultra-rapides et des méthodes d’immersion homme-machine afin de mettre au point des prototypes de robots miniatures.

En exploitant la puissance d’un scanner d’imagerie magnétique (IRM) ces robots miniatures pourraient parcourir le système veineux du corps afin de délivrer des médicaments ou un outil d’intervention auto-assemblé.

Les modèles actuels développés par les chercheurs mesurent 2 centimètres, l’objectif est de fabriquer des robots mesurant de 0,5 à 2 millimètres. En comparaison, un cheveu humain mesure 0,08 millimètre de largeur.

L’IRM fournissant suffisamment de force magnétique pour acheminer les robots à travers les vaisseaux sanguins du corps, l’obstacle réside notamment dans la pénétration de la tumeur ou d’autres tissus.

Par ailleurs, se pose la question du contrôle en temps réel : il s’avère nécessaire de pouvoir observer l’anatomie interne de l’organisme ainsi que le robot qui s’y déplace. Or, même les analyses d’IRM les plus rapides comprennent un délai avant que l’information soit disponible.

Aaron Becker, professeur adjoint de génie électrique et informatique et chercheur principal sur ce projet, explique que l’objectif est d’utiliser la puissance d’une IRM pour diriger un grand nombre de robots à travers l’organisme entier. En effet un milli-robot pourrait cibler une seule lésion, administrer une chimiothérapie, mais ne suffirait pas dans un cas de cancer à un stade avancé présentant des métastases disséminées à travers l’organisme entier.

Le Pr Becker précise que son objectif est de cibler l’administration à l’aide de dizaines de micro-chirurgiens, ces derniers seraient des robots, guidés par un médecin.

Ce projet bénéficie du financement par le biais du prix « Synergy » doté de 608 000 $ (environ 566 976 euros) attribué par la National Science Foundation. La prochaine étape consiste à concevoir un prototype adapté aux essais sur les animaux.