Les nanotechnologies au service des organes artificiels

De nouvelles approches pour de nouvelles fonctions

Les récents progrès des nanotechnologies ont permis l'évolution et le développement d’organes artificiels améliorant le quotidien des patients grâce notamment à la miniaturisation des dispositifs. Ce pan de la nanomédecine fait appel à différents procédés utilisant par exemple les nanopores, les polymères nanocomposites, les nanoélectrodes et les nanoabsorbants. Ces nouvelles techniques laissent envisager à plus ou moins long terme le remplacement d’organes comme le rein, la rétine ou le pancréas.

Les récents progrès des nanotechnologies ont permis l'évolution et le développement d’organes artificiels améliorant le quotidien des patients grâce notamment à la miniaturisation des dispositifs. Ce pan de la nanomédecine fait appel à différents procédés utilisant par exemple les nanopores, les polymères nanocomposites, les nanoélectrodes et les nanoabsorbants. Ces nouvelles techniques laissent envisager à plus ou moins long terme le remplacement d’organes comme le rein, la rétine ou le pancréas.

 

VIA Nano Chip Image (perspective) – Source Flicker / viagallery.com

 

Rein et pancréas : les premières cibles

Les nanopores sont très prometteurs particulièrement pour lutter contre le diabète de type I ou remplacer un rein malade. Pour pallier la destruction des îlots de Langerhans, cellules sécrétrices du pancréas, Tejal Desai de l’Université de Californie a mis au point en 1999 des capsules nanoporeuses contenant des millions de ces cellules productrices d’insuline. Une fois implantées dans le corps humain, elles sont actives et protégées du système immunitaire. Les premiers essais cliniques ont montré que des améliorations étaient nécessaires. Une autre approche est actuellement développée par le groupe du Professeur Pickup au King's College London : la nanoencapsulation des îlots de Langerhans dans des couches alternées de dérivés de polysaccharides et d’alginates. Les résultats récents de transplantation sur des souris sont encourageants.

Autre voie de recherche développée à l’Université de San Francisco par le Docteur Shuvo Roy : des membranes en silicone nanoporeuses intégrées dans un petit dispositif à deux compartiments qui réplique le fonctionnement naturel du rein. Le premier contient un nanofiltre aussi efficace qu’une dialyse et le deuxième, des cellules rénales vivantes qui fournissent les fonctions biologiques. Implanté dans l’abdomen, ce rein artificiel est autonome. Il est alimenté par la pression sanguine et ne requiert aucun autre accessoire. De plus, son installation ne nécessite pas d’immunosuppresseur. Un espoir pour les 3 millions de personnes en France qui souffrent d’insuffisance rénale. 

Les 35 000 dialysés pourraient aussi bénéficier du projet Nephron+ développé par un consortium européen (Pays-Bas, Allemagne, France et Suisse). Contrairement à l’appareillage précédent, Nephron+ est un système portable externe qui renferme des nanoabsorbants très efficaces régénérant continuellement un petit volume du liquide nécessaire à la dialyse (le dialysat). Conçues pour être utilisées sans surveillance médicale directe et sans assistance, des techniques de contrôle très perfectionnées doivent être mises en place (multiples capteurs, connexion Bluetooth, smartphone). Sa mise au point nécessite une miniaturisation et une réduction du poids et du volume des composants et bien sûr une consommation d’énergie limitée. Des tests sur des containers remplis de sang ont prouvé son efficacité.

Nano-rétines : recouvrer la vue ne sera bientôt plus de la science-fiction

Actuellement dans le monde, plus de 10 millions de personnes de plus de quarante ans sont non-voyantes, souffrant notamment de dégénérescence maculaire liée à l’âge (DMLA) pour laquelle il n’existe encore aucun traitement préventif ou curatif. Une solution pourrait venir d’un projet de la société israélienne Nano Retina Inc. en collaboration avec le Centre Suisse d’Electronique et de Microtechnique (CSEM). Ils ont conçu une rétine bionique qui intègre divers composants nanométriques sur une petite surface plane de la dimension d’un ongle d’enfant. L’implant est fixé au-dessus de la rétine abîmée grâce à une intervention chirurgicale rapide et non traumatisante. Il permet de relayer l’information visuelle au cerveau grâce à des nanoélectrodes qui miment les photorécepteurs rétiniens endommagés tout en conservant les mécanismes naturels de l’œil comme la dilatation de la pupille et les mouvements du globe oculaire. L’alimentation est assurée par une source extérieure intégrée dans une paire de lunettes spéciales que devra porter le malade. Des essais cliniques sont prévus pour cette année.

 

Ces quelques exemples montrent l’étendue des applications des nanotechnologies appliquées au remplacement au moins fonctionnel d’un organe défectueux. Mais du laboratoire au marché, la route est encore longue car la commercialisation de tels dispositifs doit répondre aux critères des directives européennes visant à réduire les risques pour les patients.