Lorsqu'une grossesse se complique, ce n'est pas seulement la vie de la mère qui est en jeu, mais aussi celle de l'enfant à naître. Mais que faire lorsque les médicaments contre des infections courantes et d'autres complications de la grossesse comme l'empoisonnement du foetus, le diabète ou la menace d'un accouchement prématuré sont soit inefficaces soit trop risqués ?

La recherche médicale a une réponse possible : les nanozymes. Ces minuscules particules fabriquées artificiellement pourraient contribuer à traiter les processus inflammatoires dans le placenta sans nuire à la mère ou à l'enfant. Une équipe de chercheurs de l'Empa, de l'ETH Zurich, de l'hôpital cantonal de Saint-Gall et de l'université chinoise de Zhejiang développe actuellement de nouveaux types de nanozymes dans le cadre d'un projet soutenu par le Fonds national suisse (FNS). Le processus de développement est accompagné d'études approfondies sur la sécurité des médicaments.

Un système modulaire pour des thérapies sûres

Les nanozymes sont de minuscules composés synthétiques de l'ordre du nanomètre, aux propriétés de type enzymatique, qui font déjà l'objet de recherches dans d'autres domaines médicaux, comme le traitement du cancer. Ils sont constitués d'un noyau nanostructuré (par exemple des atomes ou des oxydes métalliques), qui détermine l'activité enzymatique, et de modifications de surface qui augmentent la stabilité des nanozymes et améliorent leur spécificité. « De cette manière, nous voulons permettre une utilisation sur mesure pour différents domaines d'application », explique le chercheur de l'Empa Nikolaos Tagaras.

L'activité des nanozymes change alors en fonction des processus pathologiques qui prévalent dans le domaine d'application : D'un « mode furtif », une sorte d'état de camouflage inactif, elles peuvent devenir actives pour capturer des dérivés réactifs de l'oxygène (DRO) lors de processus inflammatoires ou pour détruire des bactéries lors d'une infection.

Le développement des nanozymes s'accompagne ainsi d'expériences en laboratoire sur la sécurité des nouveaux médicaments. Les chercheurs appliquent ici des modèles développés et testés dans les laboratoires de l'Empa, qui reproduisent fidèlement ce qui se passe au niveau du placenta et dans l'organisme de la mère et de l'enfant. « La structure, le métabolisme et l'interdépendance des tissus maternels et fœtaux sont uniques chez l'homme », explique Tina Bürki, responsable de l'équipe du laboratoire “Nanomaterials in Health” de l'Empa à Saint-Gall. Il est donc nécessaire d'étudier l'effet des nanozymes sur des modèles de laboratoire avec des cellules et des tissus humains. Le modèle de placenta déjà établi est utilisé ici, pour lequel l'équipe utilise des placentas humains entièrement fonctionnels qui ont été mis à disposition après des césariennes. « Ce n'est que grâce au tissu placentaire humain que l'on peut obtenir des résultats pertinents sur le transport et l'effet des nanozymes », explique la chercheuse de l'Empa.

Un début prometteur

Une étape supplémentaire vers des nanomédicaments sûrs est rendue possible par la « puce placentaire », une puce polymère de la longueur d'un doigt sur laquelle poussent des cellules humaines représentant la barrière placentaire et l'embryon dans des conditions aussi proches que possible de la réalité. De cette manière, il est possible d'étudier, outre les processus de transport au niveau du placenta, les effets nocifs directs et indirects des nanozymes sur le développement précoce de l'embryon.

Les premiers résultats du projet sont prometteurs. « Les nanozymes n'affectent pas la barrière placentaire et n'ont jusqu'à présent pas d'effets négatifs sur les modèles étudiés », explique le chercheur de l'Empa Nikolaos Tagaras. La prochaine étape de l'équipe consistera à analyser les effets anti-inflammatoires et antibactériens des nanozymes.