Étude en cultures cellulaires —

Interaction entre les liposomes et la membrane cellulaire

Un liposome est une vésicule sphérique artificielle avec une membrane constituée d’une double couche de lipides qui est similaire à la structure des membranes cellulaires. Depuis que ces molécules ont été découvertes, dans les années soixante, elles ont été utilisées comme modèle pour étudier les membranes cellulaires et comme système potentiel de délivrance de médicaments.

L’un des défis de la transformation des liposomes en véhicules d’administration de médicaments consiste à découvrir comment ils interagissent avec les membranes cellulaires et quel mécanisme de base – adsorption, fusion ou endocytose, ou une combinaison de ces trois – est impliqué dans l’intégration des liposomes par les cellules. “Les interactions entre les liposomes et la membrane cellulaire peuvent être extrêmement différentes selon la nature de la membrane cellulaire et la composition lipidique des liposomes”, notent les chercheurs.

Les liposomes conçus par l’équipe de l’UB sont de petites sphères lipidiques dont la composition est proche de celle de la cellule qu’ils souhaitent traiter. “Cette similitude facilite son incorporation et la délivrance du médicament à l’intérieur de la cellule”, note Òscar Domenech, membre de l’IN2UB et l’un des chercheurs ayant participé à l’étude.

Étude en cultures cellulaires

Cette étude s’inscrit dans la continuité d’une précédente étude menée par la même équipe de recherche qui analysait les mécanismes de fusion des liposomes à l’aide d’un modèle simplifié copiant la membrane des cellules HeLa, un type de cellules de culture largement utilisé dans la recherche scientifique. “La membrane des cellules HeLa est plus complexe que le modèle que nous avons utilisé dans l’étude précédente. Maintenant, nous avons utilisé de vraies cultures de cellules afin d’obtenir une meilleure vision du mécanisme d’interaction de nos liposomes”, expliquent les chercheurs.

Pour étudier l’interaction entre les liposomes et la membrane cellulaire et évaluer l’intégration de ces nanomolécules, les chercheurs ont combiné deux techniques. D’une part, ils ont utilisé la fluorescence confocale, qui leur permet de voir des molécules fluorescentes à l’intérieur de la cellule. Ensuite, les liposomes ont encapsulé de la calcéine, un colorant fluorescent, pour voir si la nanomolécule et son contenu pénétraient dans les cellules.

D’autre part, les chercheurs ont utilisé la technique de microscopie à force atomique pour voir les changements physicochimiques de la surface cellulaire et évaluer la rigidité de la membrane cellulaire en présence de liposomes. L’interaction des liposomes conçus par les chercheurs a confirmé les résultats obtenus avec des membranes modèles et montre la capacité de formulation de ces nanomolécules en tant que nanotransporteur potentiel. “Nous montrons que la composition lipidique permet une livraison du contenu en liposomes à l’intérieur de la cellule, ainsi que l’effet des filopodes – petits flagelles de la cellule – pour faciliter l’arrivée des liposomes à la membrane cellulaire”, ajoute Òscar Domènech .

Un test avec un médicament anticancéreux

Pour valider la capacité de ces liposomes en tant que système de délivrance de médicaments, les chercheurs ont encapsulé du méthotrexate, un médicament immunosuppresseur utilisé dans le traitement de plusieurs pathologies oncologiques, inflammatoires et auto-immunes. “Nous avons pu montrer que nos liposomes sont idéaux pour délivrer cette molécule modèle, dont on sait qu’elle peut éliminer les cellules cancéreuses”, note Domènech.

Ces résultats ouvrent la porte à de futures études avec d’autres molécules et types de cellules. « Notre intérêt serait d’étendre la méthodologie à d’autres types de cellules voire de tissus pour montrer la viabilité de l’analyse, ainsi que d’utiliser d’autres molécules thérapeutiques encapsulées dans des liposomes », précise Domènech. “De plus – ajoute-t-il – les deux techniques que nous avons appliquées au cours de l’étude nous ont permis d’obtenir des résultats de manière rapide et peu invasive, qui pourraient à l’avenir être des indicateurs du bon fonctionnement d’un médicament contre les cellules cancéreuses.”