ACADÉMIE NATIONALE DE PHARMACIE

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1 ACADÉMIE NATINALE DE PHARMACIE SANTÉ PUBLIQUE - MÉDICAMENT - PRDUITS DE SANTÉ - BILGIE - SANTÉ ET ENVIRNNEMENT Fondée le 3 août 1803 sous le nom de Société de Pharmacie de Paris Reconnue d utilité publique le 5 octobre 1877 Séance académique dédiée «Des médicaments intelligents : l alliance de la chimie et de la biologie» Mercredi 5 février 2014 Compte rendu 1. UVERTURE DE LA SÉANCE La séance est ouverte par le Président Jean-Pierre FUCHER à 14 h ACTIVITÉS ADMINISTRATIVES DE L ACADÉMIE 2.1 APPRBATIN DU PRCÈS VERBAL DE LA SÉANCE DU 4 DÉCEMBRE 2013 Le compte-rendu est approuvé à l'unanimité. 2.2 INFRMATINS DU PRÉSIDENT Le président rappelle le décès de l'épouse de Pierre FAURE. Il fait part du décès de Charles MÉGEMNT le 25 décembre 2013, l'avis n'ayant été publié que le 3 février Né à Gelles (Puy de Dôme) le 14 janvier 1934, Docteur ès sciences pharmaceutiques en 1960, licencié ès sciences, Charles MÉGEMNT a été directeur des laboratoires d analyses médicales et de toxicologie du Commissariat à l énergie atomique à partir de Il était également ancien président de la Fédération nationale des pharmaciens chimistes de réserve. Élu membre titulaire de l Académie nationale de Pharmacie le 6 juillet 1988, il avait rejoint la 2 ème section lors de sa création et était honoraire depuis Charles MÉGEMNT était Chevalier de la Légion d Honneur, Commandeur dans l rdre national du Mérite et chevalier dans l rdre des Palmes Académiques. Une minute de silence est observée à la mémoire de notre collègue. Le 20 janvier, le président Jean-Pierre FUCHER, Yves JUILLET et Agnès ARTIGES ont été reçus au Ministère de la Santé, rendez-vous prévu de longue date, du temps de la présidence d'yves JUILLET. Ils ont présenté les rapports et recommandations faites par l'académie en Ils ont été informés que la subvention de euros accordée à l'académie serait reconduite en Un rapport a été demandé à l'académie sur «Missions d'intérêt public en officine : qualité et nouvelles missions». La 5 ème section a été saisie pour la préparation de ce rapport. Le Bureau s'est réuni le 15 janvier et en formation élargie aux Présidents de sections le 29 janvier. Prochain Conseil le 12 février. Prochaine Séance académique le 19 février, au cours de laquelle l'éloge de Patrick PELLERIN sera prononcé par François CHAST, Président honoraire. CR séance académique dédiée VF Page 1/11

2 2.3 LECTURE DE LA CRRESPNDANCE ET INFRMATINS DU SECRÉTAIRE GÉNÉRAL Remerciement d Alain Saint Pierre pour son élection en tant que membre titulaire (4 ème section) le 4 décembre Par décret, le 4 juillet 2013, Eric PSTAIRE a été nommé Chevalier dans l rdre des Palmes académiques par le Premier Ministre pour services rendus à l Éducation nationale Les candidatures pour le jury 2014 des prix scientifiques doivent être déposées auprès du secrétariat. Les propositions pour le Prix Littéraire 2014 doivent être faites au jury de ce prix. Les textes détaillés des conférenciers de la séance tri-académique «PARMENTIER» du 16 octobre 2013 ont été placés sur le site de l'académie ainsi que sur ceux de l'académie d'agriculture de France et de l'académie des Sciences. Les textes ne seront pas publiés dans les Annales pharmaceutiques qui ne sont pas un support approprié Annonce d ouvrages : «L épreuve de santé publique» : Coordination Jacques RAIMNDEAU - Auteurs : Jacques RAIMNDEAU, Jamil ADJALI, David BRCHARD, Françoise FALHUN, Marie-Christine HSQUET-BARRIÈRE, Gilles HUTEAU - Ed. Presse de l EHESP - CS Rennes Cedex - ctobre pages ISBN «D exil en exil» : Chalom-Charles PEREZ - Ed. Beaudelaire - 2 ème trimestre pages ISBN «La Perle et le Colonel : réflexions sur les révolutions arabes» : Bernard DRÉAN Ed. Non lieu - Association des amis de Paris Méditerranée - ctobre pages ISBN TRAVAUX SCIENTIFIQUES & PRFESSINNELS «DES MÉDICAMENTS INTELLIGENTS : L'ALLIANCE DE LA CHIMIE ET DE LA BILGIE» Modérateur : Pr Patrick CUVREUR, Professeur à l Université Paris-Sud, membre de l Institut Universitaire de France Le président Jean-Pierre FUCHER ouvre la séance et remercie Dominique DUCHÊNE et Véronique RSILI qui ont organisé cette séance. Patrick CUVREUR les remercie à son tour. 3.1 INTRDUCTIN Patrick CUVREUR remercie Alexander FLRENCE, pionnier dans le domaine de la nanomédecine et des nanomédicaments. «Médicaments intelligents : réalités complexes, nouveaux horizons» Alexander T. FLRENCE, Pr émérite à la UCL School of Pharmacy, Londres, Royaume-Uni. Qu'entend-on par «intelligent»? Dans le cas des médicaments, c'est la faculté des systèmes à s'adapter aux stimuli de l'organisme. Les technologies pharmaceutiques représentent une fusion de la chimie, de la biologie et de la physique in vivo. n ne peut pas encore expliquer les systèmes biologiques par les lois physiques, mais les systèmes biologiques doivent se soumettre à ces mêmes lois. Il est nécessaire dans certaines maladies, notamment le cancer, de trouver de nouvelles approches pour l administration de médicaments puissants, toxiques ou labiles. L'objectif des systèmes "intelligents" est de renforcer la spécificité du principe actif pour sa cible, la précision et la prévisibilité du fonctionnement, et la tolérance des médicaments, en ciblant le site d'action avec des nanovecteurs portant des principes actifs et des ligands spécifiques. La transformation d'une molécule active en médicament pourrait être considérée comme une tâche simple. En fait c est un problème difficile, mettant en jeu des systèmes de transport «avancés», conçus pour atteindre certaines cibles dans l organisme tout en évitant les organes nonconcernés. Il y a de nombreux aspects à prendre en considération et des problèmes complexes à résoudre dans la conception de nouveaux systèmes. Une approche a été, pendant plusieurs décennies, d encapsuler les molécules actives dans des véhicules (ou vecteurs) d environ nm de diamètre. Le comportement d un CR séance académique dédiée VF Page 2/11

3 principe actif libre est déterminé par sa nature chimique et sa spécificité moléculaire. En revanche la trajectoire d un vecteur - et donc du principe actif qu il transporte - est principalement déterminée par la nature de l'interaction entre le vecteur et l'organisme, en d'autres termes, par l'interface chimie-biologie. Donc, la conception et l élaboration du système est d'une grande importance pour l obtention des résultats désirés. Afin d'avoir plus de contrôle des vecteurs in vivo, ceux-ci portent des ligands spécifiques de la cible. Ces entités complexes s approchent de systèmes «intelligents» ou presque. L'approche est compliquée par le fait que le plasma modifie immédiatement l interface entre le vecteur conçu dans le laboratoire et l organisme, par l'adsorption de protéines plasmatiques. Le vecteur doit aussi conserver sa charge de principe actif jusqu'à sa destination, afin d'assurer la pharmacocinétique appropriée au site ciblé. Il faut donc tenir compte de plusieurs aspects, à savoir : 1. la capacité du vecteur en principe actif, la vitesse optimale de sa libération sur la cible exclusivement, peut-être par des processus, endogènes ou exogènes, chimiques, physiques (ph, température, champ magnétique, ultrasons) ou biologiques (enzymatique) ; 2. la production d une variété de nanosystèmes (soit lipidiques, soit polymériques, soit macromoléculaires ou supermoléculaires) parfois complexes mais polyvalents, pour produire des systèmes à propriétés contrôlables et surtout prévisibles ; 3. une meilleure compréhension non seulement de l acheminement des vecteurs après administration, mais aussi de la nature de la cible. Il est peu probable que tout vecteur soit une plate-forme universelle. La physique joue également son rôle tout comme les événements fortuits et les processus stochastiques, comme la diffusion et l interaction entre ligands et récepteurs. C'est la biologie qui fournit à la fois des opportunités et des contraintes. Les récepteurs doivent être accessibles aux vecteurs, et, vecteurs et récepteurs doivent interagir pour faciliter l'absorption cellulaire, prélude à leur absorption et l'action pharmacologique. D autres contraintes s ajoutent encore quand le ciblage met en jeu un transport à travers l'épithélium capillaire ou bien les matrices extracellulaires. Chaque expérience in vivo constitue un progrès dans l étude de l organisme même. Chaque étude détermine de nouvelles limites et, bien sûr, ouvre de nouvelles possibilités. L'alliance entre la chimie et la biologie est vitale, même si parfois il s agirait plutôt d un antagonisme. n peut manipuler nos vecteurs en fonction de nos connaissances en chimie, en biologie et en pharmacie, mais on modifie les barrières biologiques évoluées au cours de millions d années, parfois à nos risques et périls. Trois questions clés : quel est le point et le temps optimal de libération du principe actif lorsque la durée de vie de chaque particule dans la circulation varie en fonction de l'extravasation? Peut-on compter sur la stabilité ou la nature des vecteurs pour libérer leur charge à un point donné,? Peut-on prédire le fonctionnement d'un vecteur chez l'homme quand la plupart de nos recherches sont réalisées sur les rongeurs? Alexander FLRENCE termine par les mots de Pierre-Gilles de GENNES : "ce n'est pas en perfectionnant la bougie que l'on invente l'électricité". 3.2 CAPACITÉ DE LA SUBSTANCE À ÊTRE LIBÉRÉE ET À SE MAINTENIR AU NIVEAU DE SN SITE D'ACTIN Patrick CUVREUR introduit Didier Le CERF qui présente des systèmes polymères qui répondent à un stimulus extra-corporel ou endogène. «Systèmes polymères stimuli-sensibles» Pr Didier Le CERF, Laboratoire Polymères Biopolymères Surfaces, UMR 6270 CNRS - Université de Rouen INSA de Rouen, Mont Saint Aignan. Les polymères peuvent se trouver sous différentes formes en solution (particules, capsules, pseudo-micelles, hydrogels...) ou en surface ouvrant de larges perspectives d'applications dans de nombreux domaines. Ces systèmes polymères sont en particulier de très bons candidats pour piéger, véhiculer puis libérer une substance active dans les applications biomédicales avec cependant de nombreuses limites sur le contrôle de la libération sur une cible donnée [1-2]. Les polymères stimuli-sensibles, également appelés «polymères intelligents ou sensibles à l'environnement», présentent des modifications physiques ou chimiques sous l'action de faibles variations d'un stimulus externe. Ce stimulus agit comme un signal qui entraîne une évolution de la conformation et/ou de la solvatation des chaînes macromoléculaires en modifiant leurs différentes interactions. CR séance académique dédiée VF Page 3/11

4 Les stimuli sont classés en deux grandes catégories : - stimuli physiques ou externes : température, contrainte mécanique, lumière, champs magnétiques et électriques ; - stimuli chimiques et biochimiques ou internes : ph, force ionique, molécule chimique (glucose) ou biochimique (enzymes, antigènes, ligands...). L'utilisation d'un caractère stimuli-sensible est une voie très utilisée dans la littérature pour améliorer voire déclencher la libération d'un composé actif [2-6]. Dans cet exposé, les différents stimuli sont présentés en abordant les aspects théoriques, les polymères répondant à ces stimuli. Quelques exemples ont illustré ces systèmes pour la libération contrôlée de principes actifs. En conclusion, ce parcours des stimuli à travers la littérature montre qu'il existe un très grand potentiel, mais encore très peu d'applications cliniques. La réponse vis-à-vis du stimulus est lente et se posent des questions sur la toxicité, la biocompatibilité et la biodégradabilité des stimuli. Un énorme travail pluridisciplinaire entre chimistes, biologistes et médecins est à faire. [1] T.R. Hoare & D.S. Kohane. Polymer, 49 (2008) 1993 Hydrogels in drug delivery: Progress and challenges. [2] W.B. Liechty, D.R. Kryscio, B.V. Slaughter & N.A. Peppas. Ann Rev Che. Biomol. Eng, 1 (2010) 149, Polymers for drug delivery systems [3] J. Kost & R. Langer, Adv. Drug Deliv. Rev., 64 (2012) 327 Responsive polymeric delivery systems. [4] Y. Li, K. Xiao, W. Zhu, W. Deng & K.T. Lam. Adv Drug Deliv Rev, in press Stimuli-responsive cross-linked micelles for ondemand drug delivery against cancers. [5] K. Sato, K. Yoshida, S. Takahashi & J. Anzai. Adv Drug Deliv Rev, 63 (2011) 809 ph- and sugar-sensitive layer by layer films and microcapsules for drug delivery. [6] Y. Qiu & K. Park, Adv Drug Deliv Rev, 64 (2012) 49 Environment-sensitive hydrogels for drug delivery. «Les médicaments bioadhésifs : d un concept académique à la pratique pharmaceutique» Pr Gilles PNCHEL, Professeur de Pharmacotechnie et Biopharmacie, Institut Galien, Faculté de Pharmacie de Châtenay-Malabry, Université Paris-Sud Le concept de médicament bioadhésif est apparu dans les années 1980 avec l objectif d améliorer l activité locale ou au contraire d autoriser l absorption systémique de molécules pharmacologiquement actives mais malheureusement incapables de franchir efficacement les véritables barrières que constituent les muqueuses de l organisme lorsque ces molécules sont administrées au moyen de formes galéniques conventionnelles. Cette innovation pharmacotechnique repose tout d abord sur l amélioration continue de la connaissance de la physiologie des voies d administration et de la biologie des épithéliums, par exemple avec la meilleure prise en compte de l importance du métabolisme épithélial couplé aux mécanismes d efflux. Elle repose bien évidemment aussi sur les progrès décisifs réalisés en matière de préparation de polymères ou d autres matériaux originaux, fonctionnalisés sur mesure, sur la mise en œuvre des idées et des techniques de la chimie supramoléculaire, ainsi que sur la mise au point de procédés de production adaptés. Trois aspects des formes bioadhésives sont abordés : comment augmenter et prolonger des concentrations locales en principes actifs, comment promouvoir l'absorption systémique de principes actifs "à problèmes" et comment créer des barrières artificielles pour nos épithéliums vis-à-vis des agents infectieux. Plusieurs exemples des possibilités offertes par les formes galéniques bioadhésives sont présentés. Tout d abord, les progrès ayant permis de concevoir et de produire des formes capables de promouvoir efficacement l action locale, notamment d agents anti-infectieux, au niveau des cavités de l organisme (buccales, vaginales, etc.) sont décrits puisqu ils ont abouti à la commercialisation de certaines spécialités pharmaceutiques. Ainsi les comprimés bioadhésifs pour la voie buccale, renfermant du miconazole, dont la durée d'adhérence moyenne est de 15 h, ce qui fait que la prise d'un comprimé à 50 mg par jour équivaut à quatre applications par jour d'un gel et de la dose de 500 mg. Dans un second temps, un concept original de formulations bioadhésives capables de renforcer les barrières naturelles à la surface des muqueuses est illustré par l exemple de formulations microbicides destinées à protéger la muqueuse vaginale vis-à-vis de l infection par le HIV. En effet, donner aux femmes un outil efficace de protection dont elles aient la maîtrise représente un enjeu majeur de santé publique et dont le développement est fortement encouragé par les grands organismes internationaux ou les fondations caritatives. Gilles PNCHEL montre comment, en se plaçant à l échelle nanométrique, puisque c est la taille des particules virales de HIV, et en prenant en compte les modalités connues de l infection, il est possible de concevoir des barrières à la fois «physiques» CR séance académique dédiée VF Page 4/11

5 et «pharmacologiques», capables de diminuer efficacement l infectivité du HIV. Enfin, les efforts réalisés pour améliorer ou tout simplement promouvoir l administration orale de substances naturellement pas ou mal absorbées par la voie orale (substances trop peu solubles dans les fluides intestinaux, chimiquement et/ou métaboliquement instables, au contraire molécules trop hydrophiles, molécules pour lesquelles la perméabilité membranaire est naturellement peut élevée) sont présentés. Dans ce domaine, la nécessité de miniaturiser les formes afin d optimiser leur adhésion dans un environnement physiologiquement complexe tout en leur conférant simultanément de multiples propriétés (contrôle spatial et temporel de la libération, contrôle de l état physico-chimique de la molécule devant l épithélium, co-administration de régulateurs du métabolisme, etc) représente un véritable défi. De ce point de vue, les progrès récents réalisés dans le domaine de l administration orale des taxanes au moyen de nanoparticules bioadhésives sont certainement une excellente illustration du fait que seule la compréhension la plus fine possible du rôle des «barrières» permet d imaginer et de concevoir, grâce aux formidables progrès des nanotechnologies, des systèmes d administration réellement efficaces. En conclusion, l'intérêt d'agir sur les barrières à franchir en assurant la bioadhésion des formes galéniques est établi. Dans les situations complexes, leur efficacité repose sur notre capacité à rendre les médicaments intelligents, c'est-à-dire à contrôler les interactions dans des environnements très complexes, tout en agissant sur un mécanisme biologique particulier. La quête de l'intelligence reste donc un combat qu'il faut mener. Discussion sur l ensemble des communications Claude MNNERET (Q) : Un constat : la frilosité des grands groupes pharmaceutiques vis-à-vis de tous ces systèmes. Un exemple, les polymères et les nombreux travaux de Duncan avec la doxorubicine. Depuis 20 ans que l'on en parle, il n'y a toujours rien. Y a-t-il des raisons objectives? Didier Le CERF (R) : Il existe beaucoup d'exemples de ces systèmes dans la littérature, mais, avant de franchir le pas, il y a des problèmes financiers et des risques que les industriels n'osent pas prendre. Il faut arriver à développer des systèmes qui présentent un intérêt pour les industriels et avec un coût réduit. Patrick CUVREUR (R) : Les grands groupes pharmaceutiques ne prennent plus de médicaments qui ne sont pas en phase 2 du développement clinique. C'est un gros problème car la plupart des nanomédicaments sont des innovations issues d'équipes de recherche académiques et de start-up qui font un développement préclinique de grande qualité, mais ne peuvent pas aller plus loin. Il faut dire aussi que le coût des lots cliniques est de l'ordre de 1 à 1,5 million d'euros. Pierre BURLIUX (Q) : Y a-t-il des études sur le rôle du microbiote intestinal dans les interactions avec les systèmes polymériques bioadhésifs? Gilles PNCHEL (R) : Les interactions entre les vecteurs et les microbiotes sont un aspect très négligé dans la littérature. IL y a un problème de culture. Il existe certaines formes galéniques qui tiennent compte de cela, par exemple les formes coloniques qui utilisent des activités enzymatiques bactériennes pour déclencher la libération des principes actifs. Pierre BURLIUX (C) : Des études récentes sur le mégagénome ont permis d'identifier les micro-organismes responsables de certaines activités. Des bactéries de l'intestin sont ainsi capables de bloquer la digoxine, ce qui peut expliquer pourquoi la digoxine est inactive chez certains patients. De plus, les systèmes de dégradation des molécules par les enzymes bactériennes peuvent passer par plusieurs stades. L'association des galénistes avec des groupes de microbiologistes serait donc intéressante. Patrick CUVREUR (R) : Des systèmes microparticulaires délivrant une enzyme (exemple de la bêta-lactamase) capable d'hydrolyser l'antibiotique qui n'a pas été absorbé dans la partie proximale du petit intestin, sont développés. Il existe un problème connexe lié aux antibiotiques qui induisent des résistances au niveau du colon. Il reste beaucoup à faire dans ce domaine. CR séance académique dédiée VF Page 5/11

6 3.3 CHIMIE SUPRAMLÉCULAIRE ET INTÉRÊT PHARMACLGIQUE Patrick CUVREUR insiste sur l'importance de la chimie supramoléculaire dans le développement des médicaments intelligents. «Progrès dans la vectorisation d'acides nucléiques par lipides cationiques : le cas des ARN interférents» Daniel SCHERMAN, Directeur et Dr Virginie ESCRIU, Laboratoire de Pharmacologie Chimique et Génétique et d'imagerie, Université Paris Descartes Chimie ParisTech - UMR 8151 CNRS - U1022 Inserm La découverte récente de l ARN interférence a ouvert un nouveau champ d application pour les vecteurs synthétiques comme les lipides cationiques. En effet, il est possible d obtenir l extinction spécifique de l expression d une protéine en traitant des cellules par des petits fragments d ARN double brin ou sirna (ARN interférent ou ARNi), la spécificité de l extinction étant apportée par la séquence de l ARN. Cependant, ces petites molécules (oligonucléotides poly-anioniques de 25 paires de bases) ne peuvent pas pénétrer dans les cellules sans l aide d un vecteur et leur durée de vie après injection chez l animal est très réduite. L'équipe a conçu des formulations de sirna à base de lipides cationiques, appelées lipoplexes, capables d éteindre efficacement et spécifiquement un gène, à la fois sur cellules en culture et dans l organisme. Cependant les cellules quiescentes post-mitotiques sont non-compétentes pour l'utilisation des lipoplexes ou inefficaces avec 95 % de perte de l'efficacité de transfection. Pour augmenter la stabilité des lipoplexes ARNi/lipide cationique et pour empêcher l'effet négatif des protéines anioniques du sérum qui déstabilisent les particules de sirna, cette formulation (APIRL pour Anionic Polymer Interfering RNA Lipoplexe) comporte un adjuvant de type ADN qui permet d obtenir des complexes efficaces, même en présence de sérum et avec des quantités faibles de sirna, ces deux conditions étant nécessaires pour diminuer la toxicité et augmenter la spécificité et l efficacité in vivo. L'ADN, polyanion polymérique de grande taille, joue le rôle de "liant" des lipoplexes. Ils ont été les premiers à administrer des sirna par voie intra-veineuse dans un modèle d arthrite induite par le collagène chez la souris, développé par F. APPARAILLY (Montpellier). Des sirna ciblant différents cytokines pro-inflammatoires ou d autres protéines impliquées dans l inflammation ont été formulés en lipoplexes avec adjuvant ADN et administrés in vivo aux souris arthritiques. Ces traitements ont permis de restaurer l'équilibre immunologique chez les souris traitées et d obtenir une meilleure protection contre la maladie qu avec une injection de sirna formulé seul et à des doses beaucoup plus réduites. Ni toxicité ni induction de la production d'interféron n'ont été observées. Il a été également possible d incorporer dans la même formulation plusieurs sirna dirigés contre des cibles différentes et d obtenir, avec ce cocktail de sirna, une diminution significative de tous les symptômes pathologiques de l arthrite rhumatoïde. Parallèlement, ils ont collaboré avec une équipe australienne pour le ciblage d un facteur de transcription, afin d en étudier son rôle d inhibiteur endogène dans l inflammation chronique. Avec cette technique, l'équipe dispose d une nouvelle stratégie thérapeutique anti-inflammatoire prometteuse contre l arthrite rhumatoïde, de même que d un outil simple et utile pour comprendre la pathophysiologie de l arthrite. L'équipe a également appliqué ces lipoplexes à l ostéosarcome, forme la plus fréquente de tumeur osseuse primitive maligne qui touche surtout des enfants et des adolescents. Ils ont administré des sirna dirigés contre la protéine RANKL impliquée dans la résorption osseuse observée dans l ostéosarcome, dans un modèle d ostéosarcome chez la souris, en collaboration avec l équipe de F. RÉDINI (Nantes). Le traitement des souris par cette formulation a eu pour effet de protéger l os contre une ostéolyse. Cette étude a permis de valider pour la première fois l utilisation de sirna en tant que vecteurs thérapeutiques dans deux modèles d ostéosarcome. Dans l optique d un développement clinique des formulations de sirna, un adjuvant de type ADN n est pas concevable car il contient des séquences codantes qui, même lorsqu elles sont sous la dépendance d un promoteur procaryote, sont susceptibles de s exprimer à bas bruit dans l organisme. D'où le remplacement de l adjuvant ADN par des polymères anioniques plus facilement acceptables par les autorités réglementaires, tels que le polyglutamate. Ces formulations originales bien caractérisées, efficaces in vitro et in vivo, indépendantes de la séquence d'arni, ont donné lieu à un brevet, déposé en janvier CR séance académique dédiée VF Page 6/11

7 «Dendrimères et nanoparticules d or : vectorisation du docétaxel» Pr Didier ASTRUC, Institut des Sciences Moléculaires, UMR CNRS N 5255, Université Bordeaux 1 Le docétaxel, l un des anti-cancéreux connu les plus puissants de la famille des taxanes avec le paclitaxel, a été popularisé par Pierre PTIER et son équipe au début des années 1980 lors de son hémi-synthèse en quelques étapes à partir des aiguilles de Taxus baccata. 1 Ce médicament est utilisé contre les cancers du sein, gastrique, ovaires, poumon et de la prostate (métastases). Comme le paclitaxel, il se lie à la tubuline et promeut son assemblage en microtubules stables inhibant leur désassemblage, ce qui conduit à la production et à la stabilisation de microtubules anormales. Ce faisant, il empêche la division des cellules cancéreuses et produit leur mort. Malgré son succès, le docétaxel connait de sévères limitations en raison de sa très faible solubilité dans l eau et de sa toxicité systémique. C est pourquoi la mise au point de vecteurs solubilisant et dirigeant sélectivement le médicament vers les tissus tumoraux est essentielle. Les vecteurs les plus courants sont les polymères, les dendrimères, les nanoparticules inorganiques et les liposomes. la vectorisation peut être passive ou active par endocytose. Les principaux agents ciblant la reconnaissance des récepteurs sont les anticorps monoclonaux, les peptides, les folates, l acide hyaluronique, les acides gras et la transferrine. 2 Les travaux de l'unité, en collaboration avec les équipes biomédicales, se situent dans ce contexte à l aide de dendrimères 3 et de nanoparticules d or 4 dont la capacité à encapsuler et solubiliser le docétaxel a été démontrée. Les avantages des nanoparticules d'or pour la vectorisation sont nombreux. Elles peuvent être utilisées dans le diagnostic (imagerie) et la photothérapie; elles sont biocompatibles et ont une taille nanomérique qui facilite leur circulation dans le sang et leur diffusion à travers les tissus et permet leur accumulation dans les tissus cancéreux. Leur nanostructure est précise et polyfonctionalisable. Enfin, leur accumulation dépend de leur taille Quelques résultats ont été obtenus in vitro sur des cellules cancéreuses par deux équipes de Bordeaux 5 et Châtenay-Malabry. 6 En conclusion, les chimistes peuvent faire de l'imagerie macromoléculaire pour la vectorisation, en fonctionnalisant des dendrimères et des nanoparticules d'or, pour s'adapter aux besoins du monde médical. Par leur polyfonctionalisation, les nanoparticules d'or vont pouvoir être utilisées pour la vectorisation et le théranostique (diagnostic et thérapeutique). L'interdisciplinarité médecine-biologie-sciences moléculairesphysique est nécessaire. H H HN H H H 1. H. Lataste, V. Senilh, M. Wright, D. Guénard, P. Potier, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1984, 81, ; D. Guénard, F. Guéritte-Vogelin, P. Potier, Acc. Chem. Res. 1993, 26, Docetaxel nanotechnology in anti-cancer therapy. P. Zhao, D. Astruc, ChemMedChem 2012, 7, Dendrimers Designed for Functions: From Physical, Photophysical and Supramolecular Properties to Applications in Sensing, Catalysis, Molecular Electronics, Photonics and Nanomedicine. D. Astruc, E. Boisselier, C. rnelas Chem. Rev. 2010, 110, Application of gold nanoparticles to the diagnostic and therapy of cancer. A. Llevot, D. Astruc, Chem. Soc. Rev. 2012, 41, ; N. Li, P. Zhao, D. Astruc, Angew. Chem., Int. Ed. 2014, 52, DI: /ange Encapsulation of docetaxel into PEGylated gold nanoparticles for vectorization to cancer cells and in vitro results. A. François, A. Laroche, N. Pinaud, L. Salmon, J. Ruiz, J. Robert, D. Astruc ChemMedChem 2011, 6, Synthesis and in-vitro studies of gold nanoparticles loaded with docetaxel. R. liveira, P. Zhao, N. Li, L. C de Santa Maria, J. Vergnaud- Gauduchon, J. Ruiz; D. Astruc, G. Barratt, Internat. J. Pharmaceutics, 2013, 454, «Les nanotubes de carbone : du nanomatériau brut au nano-vecteur multifonctionnel» Hélène DUMRTIER, CNRS UPR3572 Immunopathologie et Chimie Thérapeutique, Strasbourg Hélène DUMRTIER précise qu'à la différence des deux conférenciers précédents, elle n'est pas chimiste mais biologiste et immunologiste et la forme des particules est le nanotube et non des nanoparticules. De par la combinaison de leurs propriétés mécaniques, thermiques, chimiques et électroniques, les nanotubes de carbone (CNTs) sont des nanomatériaux uniques, qui génèrent de grandes attentes dans CR séance académique dédiée VF Page 7/11

8 de nombreux domaines d'applications, tels que les applications biomédicales et plus particulièrement la vectorisation de médicaments. Les CNTs sont des petits cylindres creux dont la paroi est constituée d hexagones d atomes de carbone, organisés en un ou plusieurs cylindres concentriques, et appelés respectivement nanotubes de carbone à simple paroi (SWCNTs, single-walled carbon nanotubes) ou à multiples parois (MWCNTs, multi-walled carbon nanotubes). Leur diamètre est dans l échelle nanométrique tandis que leur longueur peut parfois atteindre plusieurs micromètres. Ce ratio longueur/diamètre extrêmement élevé et leur grande surface leur confèrent des propriétés spécifiques particulièrement intéressantes. L insolubilité des CNTs dans les solvants organiques et milieux aqueux a cependant longtemps empêché leur utilisation dans le domaine biomédical. Le développement d un ensemble de réactions chimiques permettant de modifier leur surface en y ajoutant des groupements fonctionnels a permis de dépasser ce problème en améliorant de manière drastique leur dispersion dans des solutions physiologiques et par conséquent leur biocompatibilité. En effet, les CNTs ainsi fonctionnalisés sont davantage individualisés en solution et perdent leur nature fibreuse en grande partie responsable des effets toxiques initialement décrits et tant redoutés puisque similaires à ceux de l'amiante. Leurs propriétés de biodistribution s'en trouvent également modifiées et ils sont plus facilement éliminés de l'organisme après administration. La présence de certaines fonctions chimiques permet aussi de favoriser leur biodégradation. Par ailleurs, la possibilité de lier à leur surface par les groupements fonctionnels et de manière covalente ou non-covalente, des molécules de nature variée, tels que peptides, protéines ou acides nucléiques, confère aux CNTs la capacité de vectoriser des molécules biologiquement actives, permettant ainsi d envisager de nouvelles formes vaccinales ou médicamenteuses. Quelques exemples : CNTs fonctionnalisées pour un traitement anti-fongique contrôlé avec l'amphotéricine B ou pour un traitement anti-cancéreux contrôlé avec le méthotrexate. De plus, diverses méthodes de fonctionnalisation ont été élaborées permettant d introduire plusieurs types de groupements chimiques sur un même CNT et donc de greffer de manière sélective plusieurs molécules différentes à sa surface. Ces molécules peuvent alors être choisies de manière à remplir des fonctions complémentaires de ciblage, imagerie et cytotoxicité par exemple. Ces CNTs multifonctionels présentent un grand intérêt dans la thérapie anticancéreuse ciblée. La cavité interne des CNTs peut également être utilisée pour l'encapsulation de molécules. Les nano-vecteurs multifonctionnalisés ainsi générés ouvrent la porte à des stratégies thérapeutiques innovantes, ciblées et aux effets secondaires limités. u comment la chimie permet de modifier les propriétés biologiques des CNTs pour générer des médicaments sophistiqués. Patrick CUVREUR présente la communication suivante qui traite non plus de nanoparticules ou de nanotubes, mais d'assemblages supramoléculaires hybrides. n retrouve ici à la fois de l'organique et de l'inorganique. «Assemblages supramoléculaires hybrides : une galénique «verte» au service de l encapsulation» Ruxandra GREF, Directeur de recherche Institut Galien, UMR CNRS 8612, Faculté de Pharmacie, Université Paris-Sud Les «nanomédicaments» ont révolutionné la formulation pharmaceutique en permettant la mise en place de traitements plus adaptés et plus spécifiques. Ainsi, les nanoparticules permettent de protéger les molécules actives vis-à-vis d une éventuelle dégradation, tout en les transportant dans l'organisme du site d'administration au site d'action pharmacologique, permettant ainsi de franchir un grand nombre de barrières biologiques (épithéliums, endothéliums et/ou membranes cellulaires). Cependant, quelques verrous technologiques 1 subsistent encore: i) manque d affinité de certains matériaux utilisés à l heure actuelle pour la fabrication des nanovecteurs pour un grand nombre de médicaments anticancéreux, antiviraux et antiinfectieux, ce qui conduit à de faibles taux de charge (> 5 % pds) et de libérations incontrôlées et ii) effets toxiques potentiels des solvants et tensioactifs utilisés pour la préparation des vecteurs. Dans ce contexte, l utilisation de matériaux poreux hybrides organiques-inorganiques (MFs) comme vecteurs pour une encapsulation efficace et «douce» (sans solvant) de principes actifs a été explorée. 1-4 Les nanomfs, nanoparticules poreuses hybrides, fabriquées en collaboration avec le groupe des Dr FÉREY et SERRE (Institut Lavoisier) possèdent de larges cages interconnectées de taille pouvant être variée de 7 à 35 Å environ. Grâce d une part à leur microenvironnement interne à la fois hydrophile et hydrophobe, et d autre part, à leur porosité et surface spécifique importantes, ces «nano-éponges» se sont révélées capables d adsorber des quantités très importantes de principes actifs de nature variée (pouvant dépasser 40 % en CR séance académique dédiée VF Page 8/11

9 poids pour l AZT-triphosphate) 3 et de les libérer de manière progressive. Ainsi, le verrou technologique lié à l encapsulation busulfan, molécule amphiphile à forte tendance à cristalliser, a pu être levé (charges obtenues : 25 % en poids). 4 Ces matériaux sont biodégradables et bien tolérés in vivo. 2 De plus, ils ont des propriétés intrinsèques en tant qu agents de contraste pour l IRM, ce qui ouvre des perspectives séduisantes en théranostique. La modification de surface de ces matériaux hautement poreux et encapsulant des principes actifs est un véritable défi. Dans ce contexte, l utilisation de molécules de type cage à permis d obtenir en seulement quelques minutes des recouvrements stables et bioactifs. Avantageusement, les assemblages supramoléculaires se font de manière non covalente. L exposé fait état de ces stratégies de recouvrement ainsi que des applications des nanomfs dans le domaine biomédical. En effet, les nanomfs sont (bio)dégradables, non toxiques in vitro et in vivo, peuvent être encapsulés et donner lieu à une libération contrôlée, et être utilisées comme agents de contraste théranostique. Ainsi est présentée l'interaction entre nanomfs et AZT-TP, molécule antivirale. Chaque étape de la synthèse des nanomfs est «verte», étant réalisée dans l'eau en quelques minutes. [1] Horcajada, P. et al Porous metal organic-framework nanoscale carriers as a potential platform for drug delivery and imaging. Nat. Mater. 9, [2] Baati, T. et al In depth analysis of the in vivo toxicity of nanoparticles of porous iron (III) metal organic frameworks. Chem. Sci. 4, [3] Agostoni, V. et al Towards an Improved anti-hiv Activity of NRTI via Metal-rganic Frameworks Nanoparticles. Adv. Healthcare Mater. DI: /adhm [4] Chalati, T. et al Porous metal organic framework nanoparticles to address the challenges related to busulfan encapsulation. Nanomedicine, 6, Discussion sur l ensemble des communications Bernard MEUNIER (Q) : Quelle est l'activité du taxotère vectorisé sur des cellules tumorales en comparaison avec le taxotère seul? Didier ASTRUC (R) : Il s'agit du docétaxel, insoluble, et non du taxotère. L'encapsulation dans les nanoparticules d'or pégylées permet la solubilisation dans l'eau d'une dizaine de molécules de docétaxel. Le PEG permet de cibler sélectivement les tissus cancéreux. D'où un gain d'activité marqué démontré sur des cellules in vitro, mais pas considérable. Jean-Michel KAUFFMANN (Q) : Il faut faire attention lorsque l'on dit que l'or n'est pas dangereux. Les nanoparticules d'or pourraient être toxiques car il y a un risque de réaction avec les fonctions thiols vitales de nos cellules du glutathion et des protéines avec groupement thiol. Didier ASTRUC (R) : Attention, l or peut se trouver sous diverses formes. L'or Au 0 n'est pas toxique dans les expérimentations in vitro. Premièrement, oui, les thiolates vont être remplacés par les thiols du glutathion. Deuxièmement, l'or Au 1 est très toxique, pas l'or Au 0. Mais on ne sait pas dans quelle mesure l'or Au 0 des nanoparticules n'est pas transformé in vivo en or Au 1 ou Au 3. Il y a donc une toxicité potentielle, mais qui n'a pas été prouvée actuellement. Mais il faut faire attention. Claude MNNERET (Q) : Est-il vrai que la toxicité des nanotubes de carbone est fonction de leur taille? Hélène DUMRTIER (R) : ui, il y a eu de nombreuses discussions et études contradictoires, mais actuellement il se dégage que plus les nanotubes de carbone sont courts et moins ils sont toxiques. Une étude expérimentale a montré il y a quelques années que les nanoparticules de carbone pourraient avoir des effets de type amiante. Avec les nanotubes vectorisés, ces effets toxiques ne sont pas retrouvés dans le même système expérimental. Didier ASTRUC (R) : Le benzopyrène insoluble est non toxique. Mais après solubilisation dans le foie, il devient toxique. C'est identique avec les nanotubes dans lesquels des régions se prêtent à l'hydroxylation, comme pour le benzopyrène. Il y a donc bien un danger avec les nanotubes qui sont des objets non précis. Pierre BURLIUX (Q) : Les nanotubes agrégés sont toxiques. Mais dans l organisme? Hélène DUMRTIER (R) : Les nanotubes à la base, non fonctionnalisés, ont tendance à être allongés pour former des paquets et des fibres qui sont plus toxiques, mais plus on les fonctionnalise, moins ils sont toxiques. René CÉLIN (C) à Hélène DUMRTIER : A propos de la toxicité des nanotubes, oui, plus ils sont courts et moins ils sont toxiques, à condition que les extrémités soient refermées et comportent les deux fois six pentagones de carbone sans liaisons aromatiques ni aliphatiques. Je doute que l'on arrive à faire des nanotubes repliés, totalement non toxiques. Avec des nanotubes courts et ouverts, on doit avoir une toxicité comparable à celle des fibres d'amiante. Le problème est la longueur et la stoechiométrie de la fonctionnalisation. CR séance académique dédiée VF Page 9/11

10 Bernard TEISSEIRE (Q) : En clinique humaine, la pression hydrostatique mesurée à l'intérieur d'une tumeur solide comme dans les tumeurs du sein par exemple, est de 15 à 30 mm de Hg, donc importante, avec une hyperpression du centre vers la périphérie, qui va diminuer la pénétration des substances. C'est un vrai handicap, en raison de l'absence de système lymphatique dans les tumeurs solides humaines. Patrick CUVREUR (R) : ui, il y a un gros problème de diffusion à l'intérieur des tumeurs. C'est par exemple le cas du cancer du pancréas, très peu vascularisé et avec beaucoup de matrice extracellulaire. Mais il existe des tumeurs hypervascularisées et avec des pressions hydrostatiques pas très importantes. Il y a le problème des métastases. Il existe aussi des vecteurs qui se débobinent avant d'arriver dans la tumeur. 3.4 L'ALLIANCE DE LA BILGIE ET DE LA CHIMIE «Conception de systèmes 3D pour l ingénierie tissulaire» Didier LETURNEUR, Directeur de recherche - Bio-ingénierie Cardiovasculaire - INSERM U 698, CHU X. Bichat, Université Paris 7 - Institut Galilée, Université Paris 13 - Paris Nord Didier LETURNEUR présente le contexte : l'évolution des biomatériaux qui conduit à la médecine régénératrice ou réparatrice. Après 60 années de recherche et de développement, le bilan montre que les implants intra-oculaires donnent lieu à une ré-intervention dans 25 % des cas, les prothèses de hanche ne durent que 10 à 15 ans, les implants dentaires sont source d'infections, les prothèses vasculaires ne sont pas le siège d'une endothélialisation, les valves cardiaques conduisent à des calcifications ou à des thromboses, et les implants mammaires sont responsables de contraction capsulaire. Un défi majeur de l'ingénierie tissulaire est de créer un environnement optimal pour la croissance de cellules thérapeutiques pour régénérer les tissus endommagés. Cet environnement peut être reconstitué à l'aide de matrices 3D, dans lequel les cellules sont organisées en une structure analogue à un tissu. L'équipe a préparé des matrices poreuses à base de polysaccharides (pullulane/dextrane) ayant une porosité permettant la survie, la prolifération ou différentiation de différents types cellulaires. Ces hydrogels sont biodégradables et biocompatibles. Diverses études ont démontré les performances de ces matrices pour la régénération tissulaire. Des exemples sont présentés pour le cœur, la peau et les os ainsi que les applications de ces échafaudages en culture cellulaire 3D ou pour la libération de cellules et de principes actifs par fonctionnalisation des systèmes polymères. Les principaux défis concernent le type de matériau, de cellules, de structure et d'application. L'une des limites actuelles aux applications en clinique est la production qui doit respecter les Bonnes Pratiques de Production (ou GMP en anglais) pour pouvoir passer de l'animal à l'homme. S'y ajoutent les contraintes, les coûts, les techniques et la réglementation très stricte. Pour conclure, cette recherche doit être réalisée en parallèle avec le développement industriel. Il s'agit encore une fois du mariage entre la chimie, la biologie, la médecine et l'ingénierie. [1] Autissier A, Le Visage C, Pouzet C, Chaubet F, Letourneur D. Fabrication of porous polysaccharide-based scaffolds using a combined freezedrying/cross-linking process. Acta biomaterialia. 2010;6: [2] Robert D, Fayol D, Le Visage C, Frasca G, Brule S, Menager C, Gazeau F, Letourneur D, Wilhelm C. Magnetic micromanipulations to probe the local physical properties of porous scaffolds and to confine stem cells. Biomaterials. 2010;31: [3] Abed A, Assoul N, Ba M, Derkaoui SM, Portes P, Louedec L, Flaud P, Bataille I, Letourneur D, Meddahi-Pelle A. Influence of polysaccharide composition on the biocompatibility of pullulan/dextran-based hydrogels. Journal of biomedical materials research. Part A. 2011;96: [4] Lavergne M, Derkaoui M, Delmau C, Letourneur D, Uzan G, Le Visage C. Porous polysaccharide-based scaffolds for human endothelial progenitor cells. Macromolecular bioscience. 2012;12: [5] Le Visage C, Gournay, Benguirat N, Hamidi S, Chaussumier L, Mougenot N, Flanders JA, Isnard R, Michel JB, Hatem S, Letourneur D, Norol F. Mesenchymal stem cell delivery into rat infarcted myocardium using a porous polysaccharide-based scaffold: A quantitative comparison with endocardial injection. Tissue engineering. Part A. 2012;18:35-44 [6] Guerrero J, Catros S, Derkaoui SM, Lalande C, Siadous R, Bareille R, Thebaud N, Bordenave L, Chassande, Le Visage C, Letourneur D, Amedee J. Cell interactions between human progenitor-derived endothelial cells and human mesenchymal stem cells in a threedimensional macroporous polysaccharide-based scaffold promote osteogenesis. Acta biomaterialia. 2013; 9: [6] Fricain JC, Schlaubitz S, Le Visage C, Arnault I, Derkaoui SM, Siadous R, Catros S, Lalande C, Bareille R, Renard M, Fabre T, Cornet S, Durand M, Leonard A, Sahraoui N, Letourneur D, Amedee J. A nano-hydroxyapatite-pullulan/dextran polysaccharide composite macroporous material for bone tissue engineering. Biomaterials. 2013;34: [7] Purnama A, Aid-Launais R, Haddad, Maire M, Mantovani D, Letourneur D, Hlawaty H, Le Visage C. Fucoidan in a 3D scaffold interacts with vascular endothelial growth factor and promotes neovascularization in mice. Drug Delivery and Translational Research, ct 2013, sous presse CR séance académique dédiée VF Page 10/11

11 Discussion René CÉLIN (C) fait part de l'admiration de l'assistance pour cet exposé. Patrick CUVREUR (Q) : Tu as largement mentionné les cellules souches pour la reconstruction tissulaire. Qu'en est-il des cellules adultes qui sont reprogrammées pour être pluripotentes? nt-elles les mêmes capacités que les cellules embryonnaires? Didier LETURNEUR (R) : In vitro et chez l'animal, la reprogrammation fonctionne à partir de fibroblastes de la peau par exemple. n obtient des cellules analogues aux cellules embryonnaires capables de se redifférencier en différents types cellulaires, mais elles ne sont pas exactement identiques aux cellules souches et ont perdu certaines capacités. Il existe plusieurs protocoles aux États-Unis et un est en cours au Japon. Il n'y a ainsi plus de problèmes éthiques ni d'obtention des cellules. Mais certaines caractéristiques des cellules embryonnaires sont perdues. Christiane GARBAY (Q) : Tu n'as absolument pas parlé du système immunitaire : quid des problèmes immunologiques? Didier LETURNEUR (R) : ui, les systèmes doivent être absolument tolérés par l'organisme, sans rejet. Dans nos stratégies, les polysaccharides n'induisent pas de réaction immunologique. C'est le même problème que pour les implants qui devraient être compatibles, mais ici les contraintes des implants sont combinées aux contraintes de la thérapie cellulaire, les deux devant en plus évoluer ensemble. 3.5 CNCLUSIN : La nécessaire alliance de la chimie et de la biologie. Claude MNNERET, Institut Curie, membre de l Académie nationale de Pharmacie Claude MNNERET conclut pour répondre au désir de Dominique DUCHÊNE et parle de l'alliance nécessaire de la chimie et de la biologie. Ainsi, les conférenciers invités étaient des chimistes et des biologistes, et tous ont parlé en ces termes : alliance vitale entre la chimie et la biologie (Alexander FLRENCE), travail pluridisciplinaire entre chimistes, biologistes et médecins (Didier Le CERF), convergence de la biologie, de la chimie et de la physique (Gilles PNCHEL), alliance de la chimie et de la biologie (Daniel SCHERMAN qui dirige un laboratoire mixte), nécessité de l'interdisciplinarité médecine-biologie-sciences moléculairephysique (Didier ASTRUC, un chimiste qui parle de vecteur biologique), propriétés biologiques modifiées par la chimie (Hélène DUMRTIER, une biologiste qui parle de modifications chimiques), galénique et domaine biomédical (Ruxandra GREF), mariage entre la chimie, la biologie, la médecine et l'ingénierie (Didier LETURNEUR). L'innovation est aujourd'hui une convergence des disciplines : chimie, moléculaire, nanotechnologie, biotechnologie et ingénierie. Claude MNNERET cite Claude BERTHLLET : «la chimie doit être le flambeau qui éclaire la médecine». La chimie est maintenant dans la biologie. Dans les années 90 est née la chimie biologique, chimie du et pour le vivant. C'est une discipline scientifique qui recouvre les champs de la chimie et de la biologie et dans laquelle les chimistes utilisent des petites molécules pour intervenir en biologie. La protéomique représente l'une des grandes avancées de la chimie biologique. La chimie biologique est différente de la biochimie qui étudie la régulation des voies biochimiques. Pour finir, Claude MNNERET se dit impressionné par les présentations qui ont montré que les chercheurs font preuve d'ingéniosité et d'innovation dans le domaine de la vectorisation des médicaments. Clôture par le Président Jean-Pierre FUCHER. Le président Jean-Pierre FUCHER remercie Patrick CUVREUR qui a animé la séance avec une grande efficacité, les organisateurs et les conférenciers pour leurs présentations claires, précises et très riches. La séance est levée à 17 h 30 * * * Jean-Pierre FUCHER Président Agnès ARTIGES Secrétaire Général CR séance académique dédiée VF Page 11/11