Une puce programmable délivre les médicaments dans l’organisme

Une puce sans fil et programmable capable de délivrer des médicaments à l’intérieur du corps vient de réussir les premiers tests cliniques chez l’Homme. Huit patientes souffrant d’ostéoporose ont pu en profiter. Une première mondiale qui ouvre des perspectives conséquentes !
L’ostéoporose est une pathologie qui se caractérise par la fragilisation du squelette à cause d’une diminution de la masse osseuse. Il existe des traitements contre cette maladie, fréquente chez les femmes ménopausées, parmi lesquels le teriparatide, une molécule analogue à la parathormone, stimulant la formation osseuse.

Malheureusement, seul un patient sur quatre suit scrupuleusement la posologie du traitement, et cela se répercute inéluctablement sur l’efficacité de la thérapie. En cause notamment, la douleur provoquée par l’injection sous-cutanée au niveau de l’abdomen que les personnes malades doivent pratiquer une fois par jour.

C’est notamment pour résoudre ce problème que des chercheurs du MIT et l’entreprise MicroCHIPS ont mis au point une puce sans fil et programmable, intégrée directement dans le corps du patient, capable de délivrer les doses quotidiennes de médicaments. Les tests cliniques effectués sur huit Danoises âgées de 65 à 70 ans ont montré qu’il y avait autant de sécurité et d’effets bénéfiques que l’injection traditionnelle. Les résultats sont publiés dans Science Translational Medicine.

Pour l’ensemble des sujets, l’implantation de la puce (dimensions : 5 cm × 3 cm) s’est déroulée sous anesthésie locale et a duré moins de 30 minutes. Elle consiste en une vingtaine de puits contenant chacun 600 nanolitres de principe actif, et fermés par une fine couche de titane ou de platine. Grâce à un minuteur ou une télécommande sans fil, un léger courant électrique est appliqué sur un ou plusieurs puits, faisant fondre le couvercle de métal et libérant ainsi le médicament dans l’organisme.

Malheureusement, dans ce genre de configuration, le système immunitaire a tendance à encapsuler les éléments étrangers dans une vésicule de collagène. L’expérience consistait donc à s’assurer que le teriparatide allait franchir cette barrière et effectivement rejoindre la circulation. Les paramètres pharmacocinétiques montrent bel et bien que les résultats sont tout à fait comparables, et même un peu meilleurs dans le cas de la puce, que pour l’injection sous-cutanée.

Pour évaluer l’efficacité du traitement, les chercheurs ont relevé les taux de plusieurs molécules, dont PN1P, un biomarqueur de la formation osseuse et CTX, qui révèle quant à lui l’intensité de la résorption des os. Pour tous ces paramètres, la puce fait aussi bien que la méthode conventionnelle.

Pour l’heure, les tests n’ont été menés que sur une période d’un mois, après que le dispositif a été laissé durant deux mois dans l’organisme afin qu’il s’accoutume au matériel médical et qu’il synthétise la barrière de collagène. Mais les analyses montrent que la puce a une viabilité d’au moins un an. Et MicroCHIPS est en train d’élaborer des implants capables de contenir assez de réservoirs pour tenir aussi longtemps.

Ces résultats dépassent le cadre de l’ostéoporose. Si cette pathologie a été choisie ici comme modèle, les chercheurs envisagent d’élargir leur champ d’action aux maladies cardiovasculaires, aux scléroses multiples, au cancer et à la douleur chronique. Avant probablement de revoir à la hausse leurs ambitions.

Il se dit même qu’ils travaillent sur la mise au point d’une puce dotée d’une véritable pharmacopée. Équipée de capteurs pour détecter les changements métaboliques anormaux, comme la glycémie, elle pourrait administrer le principe actif qui convient. Cela relève encore de la science-fiction. Mais à la vitesse à laquelle se développent les technologies, ce futur n’est peut-être pas si lointain.

Une micropuce, autonome en énergie, dont le but à terme est de délivrer des médicaments in situ, vient d'être développée. Une avancée qui survient après qu’une chercheuse s’est rendu compte que des modèles mathématiques établis il y a plusieurs décennies étaient erronés, et que l'on pouvait miniaturiser davantage certains dispositifs.

Les nanotechnologies représentent une voie d'avenir en médecine. Si différents projets semblent ouvrir des perspectives intéressantes, les techniques actuelles connaissent malgré tout des limites. En effet, si l'on veut mettre en place dans l'organisme des objets thérapeutiques mobiles, il est nécessaire de leur conférer une autonomie suffisante. Or, les batteries sont encore trop lourdes, trop imposantes et demandent à être changées périodiquement. Ce qui rend peu pratique leur utilisation sur le long terme.

C'est pourquoi les chercheurs planchent sur des solutions plus durables. Ada Poon, chercheuse à l'université de Stanford, vient de proposer le prototype d'un engin qui se déplace sans batterie intégrée, mais simplement à l'aide d'ondes électromagnétiques dans le domaine radio. Elle vient d'annoncer sa trouvaille lors de l'International Solid-State Circuits Conference, qui se tenait à San Francisco du 20 au 24 février 2012.

Elle a mis au point un dispositif de quelques millimètres, doté d'un récepteur radio relié à une bobine. L'émetteur est situé en dehors de l'organisme et transmet des ondes radio. Le récepteur qui les recueille peut en tirer une tension faible mais suffisante pour alimenter un petit moteur qui permettrait à la puce de se déplacer dans la circulation sanguine.

Le plus étonnant est que la découverte est presque fortuite. Ou du moins, ce n’était pas l’objectif de départ. En réalité, la jeune femme cherchait à vérifier des modèles mathématiques établis depuis une cinquantaine d'années, qui montraient que les ondes électromagnétiques de haute fréquence se dissipaient très vite dans le tissu humain. Elle s'est rendu compte d'une erreur d'approximation dans les calculs, et a pu montrer que les ondes traversaient cent fois mieux l'organisme que prévu.

Les conséquences sont très importantes, car si les ondes électromagnétiques se propagent mieux que prévu dans le corps humain, il est possible de mettre au point des antennes réceptrices de taille plus réduite (la relation étant proportionnelle, on peut les diviser par 100), et d’ainsi miniaturiser davantage les dispositifs en les dotant malgré tout d’une autonomie de mouvement quasi illimitée grâce à une transmission d'énergie électrique sans fil. C'est ce qu'elle a fait.

L'objectif est, à échéance lointaine, de mettre au point une puce capable de se déplacer dans l'organisme et de délivrer des médicaments, de faciliter des diagnostics, de réaliser des actes de microchirurgie ou de détruire des plaques d'athérome.

Le chemin est cependant encore long avant qu'un tel engin soit injecté dans la circulation sanguine. Il faudra miniaturiser davantage le tout, en y intégrant en plus des instruments supplémentaires pour lui donner sa fonction, car les prototypes ne comportent encore aucun équipement, puisqu'il s’agissait juste de tester le concept. Un saut de puce pour les nanotechnologies, un pas en avant pour l’humanité ?