Leur cheval de bataille n’est cependant pas la covid-19 mais le cancer du poumon et Christine DeWolf mise sur un peptide qui présente à la fois des propriétés anticancéreuse et antimicrobienne. « Le peptide est chargé positivement et il cible les membranes chargées négativement des cellules cancéreuses et des bactéries », explique Christine DeWolf. Comme les infections pulmonaires sont une comorbidité fréquente des personnes atteintes d’un cancer du poumon, livrer ce peptide aux poumons ferait coup double. Le problème est qu’en chemin, le peptide rencontre des enzymes protéolytiques qui le digèrent. Pour le protéger, Christine DeWolf et Antonella Badia ont choisi de l’insérer dans une nanoparticule de phytoglycogène. En plus d’être extrait du maïs, le phytoglycogène a la particularité de former des dendrimères qui s’apparentent à des sphères ramifiées de l’intérieur. « Les nanoparticules sont modifiées pour avoir une charge électrique et les interactions électrostatiques, en plus de la forme du dendrimère, permettent de capturer le médicament à l’intérieur », explique Laurianne Gravel-Tatta, étudiante à la maitrise sur ce projet. En modifiant les groupements chimiques à la surface du dendrimère, il est même possible de jouer sur la quantité de peptides insérés et sur leur degré d’immobilisation.

Mais arrivé aux poumons, un obstacle se dresse devant le dendrimère chargé de peptides : le surfactant pulmonaire. Il s’agit d’une couche constituée de lipides et de protéines qui empêche les alvéoles pulmonaires de se collapser à l’expiration en facilitant leur expansion à l’inspiration. Le dendrimère doit traverser ce surfactant sans nuire à la respiration. Au Département de chimie de l’Université de Montréal, Antonella Badia apporte son expertise en microscopie pour observer la configuration que prend le surfactant au contact des dendrimères et au Département de chimie et biochimie de l’Université Concordia, Christine DeWolf apporte ses expertises en rayons X pour connaitre l’organisation du surfactant à l’échelle moléculaire et en rhéologie pour en étudier les propriétés mécaniques. « Il faut trouver la concentration de dendrimères à partir de laquelle on commence à avoir des effets néfastes sur le surfactant », décrit Antonella Badia. « Et on veut aussi mettre un maximum de médicaments dans le dendrimère sans avoir d’effets négatifs », ajoute Christine DeWolf.

Enfin, le dendrimère ne doit pas seulement traverser le surfactant sans nuire à la respiration. Il doit encore relâcher les peptides. « Il y a des enzymes qui dégradent le glucose du phytoglycogène et quand le dendrimère est dégradé, il libère les peptides », explique Christine DeWolf. Et ces enzymes sont plus actives dans les tumeurs que dans les cellules saines.

Comme dans un casse-tête, toutes les pièces sont là mais le défi est de les emboiter.

Laurianne Gravel-Tatta, Christine DeWolf ans Antonella Badia (2021) Are plant-based carbohydrate nanoparticles safe for inhalation? Invastigating their interactions  with the pulmonary surfactant using Langmuir monolayers. Langmuir, october 13, 2021, https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.langmuir.1c01906

Pour plus d'information sur l'image prise au microscope à force atomique qui figure dans l'illustration, consultez l'article de O. Borozenko et al (2018) Silica nanoparticle-induced structural reorganizations in pulmonary surfactant films : what monolayer compression isothermes do not say. ACS Applied Nanomaterial 1, 9, 5268-5278, https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsanm.8b01259