Les nanoparticules ciblant les mastocytes préviennent les réactions allergiques chez la souris

Les nanoparticules ciblant les mastocytes préviennent les réactions allergiques chez la souris

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Image au microscope électronique de nanoparticules (violettes) attachées au mastocyte. Photo : Evan A. Scott/Université du Nord-Ouest

Des nanoparticules qui ciblent et désactivent les mastocytes ont empêché l'anaphylaxie chez la souris, ont découvert des chercheurs de l'Université Northwestern.

La recherche en est à ses débuts. Mais dans une étude de validation de principe, les chercheurs ont conçu des nanoparticules qui bloquaient la réponse des mastocytes aux allergènes. Lors de réactions allergiques graves, les mastocytes libèrent de l'histamine et d'autres produits chimiques inflammatoires et contribuent largement à l'anaphylaxie.

La clé consistait à enrober les nanoparticules de deux anticorps. Un anticorps est un « faux allergène » qui se lie aux mastocytes et les active, explique le Dr Evan Scott. Il est l'auteur principal de l'étude et professeur de génie biomédical à la Northwestern University de Chicago.

Un deuxième anticorps, Siglec-6, fait le contraire. Lorsqu’il se lie aux mastocytes, il les empêche d’activer et de libérer les produits chimiques impliqués dans une réaction.

Les chercheurs ont découvert qu’en engageant les deux types de récepteurs sur les mastocytes, les souris étaient protégées contre les réactions anaphylactiques. “Compte tenu de ces deux signaux contradictoires, le mastocyte décide qu'il ne doit pas s'activer et doit laisser cet allergène tranquille”, explique Scott.

La promesse des nanoparticules

Les nanoparticules sont de minuscules particules, généralement des milliers de fois plus petites qu'une seule cellule. Les excipients nanoparticulaires (les ingrédients inactifs qui facilitent l’administration des médicaments dans l’organisme) sont déjà utilisés dans certains vaccins. Il s’agit notamment des vaccins à ARNm contre la COVID-19 et de quelques médicaments anticancéreux.

Pourtant, une grande partie de l’enthousiasme autour de la recherche sur les nanoparticules réside dans le potentiel des nanoparticules ciblées à administrer des médicaments ou d’autres traitements à des cellules spécifiques.

Dans le cas des allergies alimentaires, cela pourrait un jour conduire à des nanoparticules qui recherchent et détruisent uniquement les mastocytes possédant des anticorps contre un allergène particulier.

Les mastocytes se souviennent de l'allergie

Les personnes allergiques produisent des anticorps IgE contre leur allergène, comme un aliment, lorsqu’elles le mangent. Les mastocytes absorbent ces anticorps et s’en souviennent. Au fil du temps, si une personne allergique au lait ou aux arachides évite son allergène, ses taux d’IgE circulant dans le sang diminuent. Mais les mastocytes restent prêts à réagir à la protéine allergène dès sa détection.

“Les mastocytes restent là avec des antennes IgE à leur surface, attendant que l'allergène arrive”, explique le Dr Bruce Bochner, co-auteur de l'étude et professeur émérite à la Feinberg School of Medicine de Northwestern.

Les mastocytes prêts à réagir à un allergène particulier ne représentent qu'une petite partie du total des mastocytes du corps. En concevant un traitement pour protéger contre les réactions allergiques, vous voudriez que le reste des mastocytes – ceux qui ne possèdent pas de récepteurs à l’allergène – soient laissés tranquilles.

« Vous voulez cette sélectivité », dit Scott. “Vous voulez un co-engagement des récepteurs liés aux anticorps IgE spécifiques à l'allergène, et vous voulez qu'ils soient arrêtés avec le Siglec-6.”

Faire adhérer les anticorps

Un défi technique : les ingénieurs biomédicaux ont eu du mal à faire en sorte que les anticorps adhèrent à la surface des nanoparticules sans altérer la structure ou la fonction de l'anticorps. “Habituellement, lorsque les anticorps adhèrent aux nanoparticules, ils se déforment et ne fonctionnent pas toujours aussi bien”, explique Bochner.

Dr Evan Scott et Dr Bruce Bochner

Scott et son équipe ont surmonté ce problème dans l'étude publiée dans . Grâce à une nouvelle technique, ils ont recouvert des nanoparticules d’anticorps tout en les gardant intactes. Ils ont également contrôlé avec précision la concentration d’anticorps à la surface.

C'est important. Trop d’un anticorps ou trop peu de l’autre pourrait provoquer une réaction anaphylactique, explique Scott.

« Nous avons dû déterminer quelle quantité de celui-ci ? Combien de celui-là ? dit Scott. En utilisant des cultures de mastocytes à partir d’échantillons de peau humaine en laboratoire, ils ont trouvé le « point idéal des anticorps pour arrêter les mastocytes ».

Expériences chez la souris

Viennent ensuite des expériences sur des souris spécialement élevées pour produire des mastocytes humains. (Dans des recherches antérieures, Bochner avait découvert que Siglec-6 ne se trouve que sur les mastocytes humains.)

Lorsque les souris ont reçu des perfusions de nanoparticules recouvertes uniquement d’anticorps allergène factice, elles ont subi une anaphylaxie, comme prévu. Les chercheurs ont également essayé de donner des anticorps aux souris sans utiliser de nanoparticules. Encore une fois, les souris ont présenté des symptômes d’anaphylaxie.

Ce n’est que lorsque les souris ont reçu les nanoparticules recouvertes des deux anticorps qu’elles n’ont montré aucun signe de réaction allergique. “La seule façon d'obtenir une inhibition est de mettre les deux types d'anticorps… ensemble sur la même nanoparticule”, explique Bochner.

Dans une dernière expérience, des souris sensibilisées à un allergène IgE ont reçu des infusions de nanoparticules contenant les deux anticorps et ont été exposées à leur allergène. Aucun n’a présenté de signes de réaction allergique.

Nanoparticules et allergies

En utilisant l'anticorps allergène fictif, la recherche démontre que l'approche de l'équipe Northwestern pourrait fonctionner avec n'importe quel allergène, explique Bochner.

L’anticorps allergène factice se lie aux mêmes récepteurs sur les mastocytes avec lesquels les anticorps IgE se lient. Des recherches futures testeront cette technique avec des nanoparticules enrobées de protéines d'arachide ou d'autres allergènes ainsi que du Siglec-6.

Il est possible qu'un jour des injections ou des infusions de nanoparticules soient utilisées pour une protection à court terme contre les réactions allergiques. Par exemple, si une personne allergique à un médicament devait le prendre et qu’il n’y avait pas d’alternative. « Pourriez-vous les prétraiter avec ceci pour une indication à court terme ? dit Bochner.

Ou encore, des nanoparticules pourraient être recouvertes d'anticorps et chargées d'un médicament qui tuerait uniquement les mastocytes spécifiques de l'allergie.

Il reste encore beaucoup à apprendre, estime Bochner. Cela inclut la durée pendant laquelle les nanoparticules restent dans le corps et la durée de la protection contre les réactions allergiques. De plus, les mastocytes jouent un rôle dans la fonction immunitaire. Les chercheurs doivent donc en savoir plus sur l’impact de tout traitement sur les mastocytes en général, et pas seulement sur ceux spécifiques aux allergies.

Des progrès passionnants, mais de nombreuses questions

De plus, des mastocytes sont continuellement produits. Même si vous en inactiviez ou en tuiez, lorsque vous mangeriez à nouveau l’aliment allergène, vous produiriez alors davantage d’IgE. Cela préparerait-il à son tour les nouveaux mastocytes à réagir ? “Il faudrait probablement une sorte d'administration répétitive au fil du temps”, explique Bochner.

Cependant, les progrès et les possibilités sont passionnants. “L'objectif à long terme des nanoparticules est de pouvoir administrer de manière sélective un traitement spécifique à un type de cellule”, explique Bochner.

Ce que les chercheurs apprennent, c’est que « parfois, vous devez présenter deux signaux aux cellules, de manière très groupée, pour obtenir le résultat souhaité ». Avec cette nouvelle nanoparticule, ils disposent désormais d’une méthode pour y parvenir, et de la cible Siglec-6 à poursuivre.

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