Selon la Société de l'Arthrite, l’arthrose est la forme d’arthrite la plus courante, et plus de cinq millions de Canadiens en sont atteints. C’est une personne sur six. En outre, ce chiffre augmente : on estime qu’un Canadien sur quatre sera atteint d’arthrose en 2035 et un nouveau diagnostic est posé toutes les 60 secondes. Certains traitements médicamenteux peuvent aider à soulager la douleur, mais aucun traitement ne peut inverser ou ralentir la dégradation du cartilage associée à la maladie.
Selon une étude menée par Massachusetts Institute of Technology publiée dans Science Translational Medicine, les ingénieurs du MIT ont conçu un nouveau matériau capable d'administrer des médicaments directement au cartilage. Le matériau peut pénétrer profondément dans le cartilage, libérant ainsi des médicaments susceptibles de guérir les tissus endommagés.
Dans une étude chez le rat, les chercheurs ont montré que l'administration d'un médicament expérimental appelé facteur de croissance analogue à l'insuline (insulin-like growth factor 1, IGF-1) avec ce nouveau matériau empêchait la dégradation du cartilage beaucoup plus efficacement que l'injection du médicament dans l'articulation.
L'arthrose est une maladie évolutive pouvant être causée par une blessure traumatique telle que la déchirure d'un ligament. L'arthrose peut aussi résulter de l'usure progressive du cartilage avec l'âge. Tissu conjonctif lisse qui protège les articulations, le cartilage est produit par des cellules appelées chondrocytes mais ne peut pas être remplacé facilement une fois endommagé.
Les chercheurs rapportent que des études antérieures ont montré que l'IGF-1 pouvait aider à régénérer le cartilage chez les animaux. Cependant, de nombreux médicaments contre l'arthrose qui se sont avérés prometteurs dans les études sur les animaux n'ont pas donné de bons résultats lors des essais cliniques.
Les chercheurs croyaient que les médicaments avaient été éliminés de l'articulation avant qu'ils puissent atteindre la couche profonde de chondrocytes qu'ils étaient censés cibler. Pour surmonter ce problème, ils ont conçu un matériau capable de pénétrer à travers le cartilage.
La molécule en forme de sphère qu'ils ont créée contient de nombreuses structures ramifiées, appelées dendrimères, qui se ramifient à partir d'un noyau central. La molécule a une charge positive à la pointe de chacune de ses branches, ce qui l'aide à se lier au cartilage chargé négativement. Certaines de ces charges peuvent être remplacées par un polymère court, appelé PEG, qui peut osciller à la surface et recouvrir partiellement la charge positive. Des molécules d'IGF-1 sont également attachées à la surface.
Comme le rapportent les chercheurs, lorsque ces particules sont injectées dans un joint, elles recouvrent la surface du cartilage puis commencent à se diffuser à travers celui-ci. C’est plus facile pour eux que pour l’IGF-1 car les charges positives des sphères leur permettent de se lier au cartilage et d’empêcher leur élimination. Les molécules chargées n'adhèrent cependant pas de manière permanente. Grâce aux chaînes de PEG flexibles sur la surface qui couvrent et découvrent la charge lorsqu’elles se déplacent, les molécules peuvent se détacher brièvement du cartilage, ce qui leur permet de s’enfoncer plus profondément dans le tissu.
Selon les chercheurs, une fois que les particules atteignent les chondrocytes, les molécules d'IGF-1 se lient aux récepteurs situés à la surface des cellules et les stimulent pour qu'elles produisent des protéoglycanes, éléments constitutifs du cartilage et d'autres tissus conjonctifs. L'IGF-1 favorise également la croissance cellulaire et prévient la mort cellulaire.
Lorsque les chercheurs ont injecté les particules dans les articulations du genou de rats, ils ont découvert que le matériau avait une demi-vie d'environ quatre jours, soit 10 fois plus longtemps que l'IGF-1 injecté seul. La concentration de médicament dans les articulations est restée suffisamment élevée pour avoir un effet thérapeutique pendant environ 30 jours. Si cela est vrai pour les humains, les chercheurs croient que les patients pourraient grandement bénéficier d'injections communes, qui ne peuvent être administrées que tous les mois ou toutes les deux semaines
Durant les études sur les animaux, les chercheurs ont découvert que le cartilage des articulations blessées traitées avec l’association nanoparticule-médicament était beaucoup moins endommagé que le cartilage des articulations non traitées ou traitées avec IGF-1 seul. Les articulations ont également montré une réduction de l'inflammation des articulations et de la formation d'épines osseuses.
Le cartilage dans les articulations de rat a une épaisseur d'environ 100 microns, mais les chercheurs ont également montré que leurs particules pouvaient pénétrer dans des morceaux de cartilage allant jusqu'à 1 millimètre, soit l'épaisseur du cartilage dans une articulation humaine.
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