Une étude révolutionnaire a permis d'utiliser des microbulles guidées par ultrasons pour naviguer dans les vaisseaux sanguins du cerveau. Cette approche promet de traiter les maladies liées au cerveau, notamment les tumeurs et les troubles psychologiques, de manière plus ciblée et moins invasive, et de réduire potentiellement les effets secondaires des médicaments.
Les tumeurs cérébrales, les hémorragies cérébrales et les troubles neurologiques et psychologiques sont souvent difficiles à traiter avec des médicaments. Même lorsque des médicaments efficaces sont disponibles, ceux-ci ont souvent des effets secondaires graves car ils circulent dans tout le cerveau, et pas seulement dans la zone qu’ils sont censés traiter. Compte tenu de cette situation, les chercheurs espèrent qu’un jour, une approche plus ciblée sera disponible pour livrer des médicaments à des endroits très spécifiques. Pour ce faire, ils développent de minuscules transporteurs capables de naviguer dans un labyrinthe dense de vaisseaux sanguins.
Des chercheurs de l'ETH Zurich ont démontré pour la première fois que les ondes ultrasonores pouvaient être utilisées pour guider de minuscules porteurs à travers les vaisseaux sanguins du cerveau de souris. Ils espèrent que cela aboutira à terme à des traitements pouvant être dosés avec précision.
Une technique développée ces dernières années à l'ETH Zurich, qui utilise des ultrasons pour contrôler de minuscules porteurs, fonctionne également dans le cerveau, et les chercheurs ont maintenant pu démontrer que c'est vrai.
Ces microporteurs sont des bulles d'air inoffensives pour l'homme et qui se dissoudront une fois leur tâche accomplie. À l’avenir, ces microsupports pourraient être chargés de médicaments et délivrés à des parties spécifiques du cerveau. Cela peut améliorer l’efficacité du médicament et réduire les effets secondaires.
Des chercheurs de l'ETH Zurich, de l'Université de Zurich et de l'hôpital universitaire de Zurich ont utilisé avec succès les ultrasons pour guider un véhicule de transport microscopique à travers les vaisseaux sanguins du cerveau d'un animal.
L'échographie au lieu du magnétisme
Par rapport à d’autres technologies de navigation telles que la navigation par champ magnétique, les ultrasons présentent certains avantages. Daniel Ahmed, professeur de robotique acoustique à l'ETH Zurich et responsable de cette étude, explique : "En plus d'être largement utilisés dans le domaine médical, les ultrasons sont également sûrs et pénètrent profondément dans le corps humain."
Ahmed et ses collègues ont utilisé des microbulles remplies de gaz et recouvertes de lipides – le même matériau dont sont constituées les membranes cellulaires biologiques – sur les microporteurs. Ces bulles mesurent 1,5 microns de diamètre et sont actuellement utilisées comme agents de contraste en imagerie échographique.
Comme les chercheurs l’ont démontré, ces microbulles peuvent être guidées à travers les vaisseaux sanguins. "Étant donné que ces bulles, ou vésicules, sont déjà approuvées pour une utilisation chez l'homme, notre technologie est susceptible d'être approuvée pour le traitement humain plus rapidement que d'autres types de microvésicules actuellement en développement", a déclaré Ahmed, qui a reçu une subvention de démarrage du Conseil européen de la recherche ERC en 2019 pour rechercher et développer cette technologie.
Un autre avantage des microbulles guidées par ultrasons est qu’elles se dissolvent dans l’organisme une fois leur tâche accomplie. Lorsqu’on utilise une autre méthode (champs magnétiques), les microporteurs doivent être magnétiques, et développer des microporteurs biodégradables n’est pas une tâche facile. De plus, les microbulles développées par les chercheurs de l’ETH Zurich sont petites et lisses. "Cela nous permet de les guider facilement le long de capillaires étroits", a déclaré Alexia Del Campo Fonseca, doctorante du groupe d'Ahmed et première auteure de l'étude.
voyageant en amont dans les vaisseaux sanguins
Au cours des dernières années, Ahmed et son équipe de recherche ont développé en laboratoire des moyens de guider les microbulles à travers des vaisseaux sanguins étroits. Aujourd'hui, en collaboration avec des chercheurs de l'Université de Zurich et de l'Hôpital universitaire de Zurich, ils ont testé cette approche sur des vaisseaux sanguins dans le cerveau de souris. Les chercheurs ont injecté les bulles dans le système circulatoire des rongeurs, où elles circulaient dans la circulation sanguine sans aucune aide extérieure. Cependant, les chercheurs ont réussi à utiliser les ultrasons pour immobiliser les vésicules et les guider à travers les vaisseaux cérébraux dans le sens inverse du flux sanguin. Les chercheurs ont même pu guider les bulles à travers des vaisseaux sanguins complexes ou les faire changer de direction plusieurs fois pour les diriger vers les branches les plus étroites du flux sanguin.
Pour contrôler le mouvement des microporteurs, les chercheurs ont également installé quatre petits capteurs à l'extérieur du crâne de chaque souris. Ces appareils 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 provenant de deux capteurs ou plus peuvent s’amplifier ou s’annuler mutuellement. Les chercheurs ont utilisé une méthode sophistiquée pour guider les bulles, en ajustant la sortie de chaque transducteur. L’imagerie en direct peut montrer la direction dans laquelle les bulles se déplacent.
Pour créer les images de cette étude, les chercheurs ont utilisé la microscopie à deux photons. À l’avenir, ils espèrent 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 n’étaient pas équipées de médicaments. Les chercheurs ont d’abord voulu montrer qu’ils pouvaient guider les microporteurs le long des vaisseaux sanguins et que la technique serait adaptée à une utilisation dans le cerveau. Il existe des applications médicales prometteuses dans le domaine du cerveau, notamment dans le traitement du cancer, des accidents vasculaires cérébraux et des maladies mentales. La prochaine étape pour les chercheurs consistera à fixer les molécules médicamenteuses à l’extérieur de l’enveloppe de la bulle pour les transporter. Ils espèrent faire progresser la méthode dans son ensemble jusqu’au point où elle pourra être utilisée chez l’homme, dans l’espoir de jeter un jour les bases du développement de nouveaux traitements.
Source compilée : ScitechDaily