Présentation
EnglishRÉSUMÉ
Les nanotechnologies constituent une promesse de renouveau pour la formulation des médicaments car elles permettent, potentiellement, d’augmenter leur rapport bénéfice/risque. Une mise au point rationnelle des nanomédecines passe par la bonne connaissance de leur comportement in vivo. Cet article dresse un état des lieux des connaissances sur le devenir des nanomédicaments en fonction de leurs propriétés (taille, charge, nature chimique) mais aussi en fonction des structures physiologiques qu’ils rencontrent au cours de leur trajet dans l’organisme.
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Frédéric LAGARCE : Professeur de biopharmacie - Faculté de pharmacie - Inserm, U 1066 MINT, LUNAM Université, Angers, France
INTRODUCTION
Les médicaments utilisés aujourd'hui en santé humaine comportent une activité pharmacologique principale, mais aussi des effets secondaires dits indésirables. Améliorer les performances du médicament en limitant ses potentiels effets toxiques revient à augmenter sa balance bénéfices/risques. Les nanotechnologies apportent des moyens d'augmenter la balance bénéfices/risques en changeant le devenir du médicament dans l'organisme. Ceci revêt un caractère très important dans le domaine des traitements anticancéreux, où l'on recherche un ciblage très fin sur les cellules tumorales et non sur les cellules saines. L'idée sous-tendue par cette stratégie thérapeutique consiste à associer la molécule active avec un vecteur qui possède des propriétés physico-chimiques (taille, charges électrostatiques de surface, hydrophilie, etc.) qui détermineront ses lieux de diffusion dans l'organisme et son élimination. Ainsi, le devenir de la molécule active, médicament, dans l'organisme, ne dépendra plus de ses propriétés chimiques propres mais de celles du vecteur. Ce concept est appelé vectorisation. Une vectorisation réussie consiste ainsi à améliorer le ciblage des molécules vers les tissus de l'organisme où l'on désire qu'elles soit actives tout en limitant leur diffusion vers les tissus pour lesquels elles pourrait être toxiques, ceci en allongeant sa durée de résidence dans les tissus d'intérêt pour prolonger l'effet pharmacologique et obtenir des médicaments plus efficaces. La mise au point d'un vecteur efficace et peu toxique repose sur la maîtrise des procédés de fabrication et de caractérisation, parfois difficiles à l'échelle nanométrique, mais aussi sur la connaissance des structures physiologiques, histologiques, biologiques et biochimiques des tissus de l'organisme. En effet, le devenir dans l'organisme du vecteur que l'on désire contrôler, pour maîtriser de fait l'action du médicament, dépendra de l'interaction entre le vecteur et le milieu vivant. Ainsi, en fonction de la voie d'administration du médicament, le vecteur sera en contact avec différents tissus et son trajet dans l'organisme pourra être différent. La discipline qui permet d'étudier le comportement d'un médicament en fonction des structures biologiques qu'il rencontre s'appelle la biopharmacie. Cet article a pour objectif de décrire les concepts particuliers de biopharmacie lorsqu'ils sont appliqués aux vecteurs de médicaments, appelés aussi nanomédecines. Une analyse du devenir des nanomédecines par voie d'administration sera proposée dans cet article afin d'éclairer le formulateur sur les structures cellulaires et tissulaires à prendre en compte pour un design rationnel et efficace des nanomédicaments.
VERSIONS
- Version courante de avr. 2024 par Frédéric LAGARCE
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5. Devenir après administration pulmonaire
5.1 Rappels physiologiques du poumon
Le poumon a pour rôle d'oxygéner le sang en lui apportant l'oxygène de l'air et en lui permettant d'éliminer le dioxyde de carbone. Les canaux qui transportent ces gaz sont les bronches puis les bronchioles. L'arbre pulmonaire comprend 23 bifurcations pour passer des plus grosses bronches aux bronchioles et parvenir aux alvéoles pulmonaires où se font les échanges gazeux. Au niveau proximal, l'épithélium est pseudostratifié et composé de cellules cillées ainsi que de cellules caliciformes qui sécrètent du mucus. L'épithélium s'amincit ensuite pour être très fin au niveau des alvéoles pulmonaires. Il est alors composé de deux types cellulaires, les pneumocytes de type I (95 % des cellules) et les pneumocytes de type II qui produisent le surfactant et sont les précurseurs des pneumocytes de type I. Le surfactant est une substance qui forme un film sur les alvéoles et les empêche de se collaber. Il est composé de 80 % de phospholipides et 5-10 % de lipides neutres auxquels s'ajoutent 10 % de protéines dont plus de la moitié sont spécifiques du surfactant. Le mucus présent dans les bronches et les bronchioles a une épaisseur de 5 à 55 µm et est constitué comme le mucus intestinal en majorité d'eau (95 %) et de mucines (2 %) associées à d'autres protéines, ions lipides et sels. Le mucus est éliminé en permanence par les cellules ciliées après avoir piégé les grosses particules (clairance mucociliaire). La profondeur de pénétration des particules dans l'arbre pulmonaire dépend de leur taille. Plus les particules respirées sont petites, plus elles peuvent atteindre facilement les alvéoles. Les particules de tailles supérieures à 5 µm ne parviennent pas aux alvéoles et s'impactent dans les bronches ou bronchioles après inhalation. Par contre, si elles sont trop petites (< 0,1 µm), les particules peuvent aussi être expirées plus facilement. On considère ainsi qu'un diamètre aérodynamique de 1-2 µm permet une bonne pénétration et une certaine rémanence dans les alvéoles. La surface totale des alvéoles est de 100 m2 environ, ce qui est un facteur favorable à la diffusion vers le sang en cas de bonne perméabilité du principe actif.
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BIBLIOGRAPHIE
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
European technology platform on nanomedicine : ETP – Nanomedicine. http://www.etp-nanomedicine.eu/public
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