Une équipe de l’Université Texas A&M a développé un patch à micro-aiguilles biodégradable qui délivre de l’interleukine-4 directement au tissu cardiaque endommagé après un infarctus. Dans des modèles précliniques, cette approche ciblée passe les cellules immunitaires en mode de guérison et améliore la communication entre les cellules musculaires cardiaques et les cellules des vaisseaux sanguins, tout en évitant de nombreux effets secondaires observés avec l’administration systémique de médicaments.
Les infarctus privés les cellules musculaires cardiaques d’oxygène et de nutriments, entraînant la mort cellulaire et la formation de tissu cicatriciel. Bien que cette cicatrisation stabilise la zone endommagée, elle ne peut pas se contracter comme un muscle sain, obligeant le tissu cardiaque restant à travailler plus dur et contribuant potentiellement à l’insuffisance cardiaque au fil du temps.
Pour y remédier, une équipe dirigée par le Dr Ke Huang à l’Université Texas A&M a créé un patch à micro-aiguilles biodégradable qui délivre de l’interleukine-4 (IL-4), une molécule connue pour réguler les réponses immunitaires, directement au tissu cardiaque lésé. Chaque petite aiguille du patch contient des particules microscopiques chargées d’IL-4. Lorsque le patch est appliqué sur la surface du cœur, les micro-aiguilles pénètrent la couche externe et se dissolvent, libérant le médicament dans le muscle endommagé en dessous, selon le communiqué de Texas A&M.
En concentrant l’IL-4 sur le site de la lésion, le patch encourage les macrophages —cellules immunitaires clés— à passer d’un état pro-inflammatoire à un état réparateur. Ce changement aide à limiter la formation excessive de cicatrices et soutient une meilleure récupération fonctionnelle dans les modèles précliniques décrits. « Les macrophages sont la clé », a déclaré Huang dans l’annonce de l’université. « Ils peuvent aggraver l’inflammation ou aider le cœur à guérir. L’IL-4 les aide à devenir des assistants. »
Les tentatives précédentes d’utiliser l’IL-4 pour réparer le tissu cardiaque reposaient sur des injections dans le sang, qui diffusaient la molécule dans tout le corps et causaient des effets indésirables dans d’autres organes. L’approche localisée par micro-aiguilles vise à concentrer le traitement sur le cœur tout en minimisant l’exposition systémique. « La délivrance systémique affecte tout le corps », a dit Huang. « Nous voulions cibler uniquement le cœur. »
L’équipe de l’étude a également rapporté des changements notables dans le comportement des cellules musculaires cardiaques traitées, ou cardiomyocytes, après application du patch. Dans des études en laboratoire et sur animaux, les cardiomyocytes sont devenus plus réceptifs aux signaux des tissus environnants, en particulier les cellules endothéliales tapissant les vaisseaux sanguins. Huang a indiqué que cette communication intercellulaire améliorée semblait soutenir la récupération. « Les cardiomyocytes ne survivaient pas seulement, ils interagissaient avec d’autres cellules de manière à favoriser la récupération », a-t-il noté.
Les chercheurs ont observé que le patch réduisait les signaux inflammatoires des cellules endothéliales, qui peuvent autrement aggraver les dommages après un infarctus. Ils ont également détecté une activité accrue dans une voie de signalisation connue sous le nom de voie NPR1, associée à la santé des vaisseaux sanguins et à la fonction cardiaque globale.
Actuellement, la pose du patch nécessite une chirurgie à thorax ouvert dans les modèles animaux utilisés. Huang et ses collègues espèrent adapter la technologie pour une délivrance mini-invasive à l’avenir, imaginant une version insérable via un petit tube pour la rendre plus pratique en contexte clinique.
Ce travail, financé par les National Institutes of Health et l’American Heart Association, a été publié dans la revue Cell Biomaterials. L’étude, qui a testé le patch sur des modèles d’infarctus du myocarde chez des rongeurs et des porcs, est une preuve de concept en stade précoce et n’est pas encore disponible comme traitement pour les patients.
À l’avenir, Huang collabore avec Xiaoqing (Jade) Wang, professeure assistante de statistiques au College of Arts and Sciences de Texas A&M, sur un modèle d’intelligence artificielle pour cartographier les réponses immunitaires et guider les thérapies immunmodulatrices futures. « C’est juste le début », a dit Huang. « Nous avons prouvé le concept. Maintenant, nous voulons optimiser la conception et la délivrance. »
