Rien ne doit entrer dans l’œil et une des barrières contre les intrus est le film lacrymal. Or ce film lacrymal barre aussi la route aux médicaments contenus dans les gouttes oculaires. Moins de 0,02% des molécules actives traversent la cornée. Pour réduire ce gaspillage, il y a une solution : transporter les médicaments jusqu’à la cornée au moyen de particules d’or!

« Nos particules d’or sont ultra-stables, bio-inertes, adhésives et leur couronne polymérique permet d’encapsuler les médicaments », décline dans un même souffle Élodie Boisselier, professeure agrégée au Département d’ophtalmologie et d'oto-rhino-laryngologie – chirurgie cervico-faciale de l’Université Laval.

Plongeons dans ces particules pour mieux comprendre. Au cœur se trouve une petite sphère composée d’atomes d’or, stabilisée par des atomes de soufre en périphérie. « Le soufre est le meilleur ami de l’or », reprend Élodie Boisselier. « Pour encapsuler les médicaments, on greffe autour du cœur métallique des molécules de polyéthylène glycol (PEG), qui forment un filet dans lequel on met les médicaments », poursuit Gabrielle Raîche-Marcoux, qui fait son doctorat sur ce projet. Et l’adhésion ? Il se trouve que la couche inférieure du film lacrymal, celle qui est au contact de la cornée, est constituée de mucines. Ce sont des protéines riches en cystéine, un acide aminé qui a la particularité de contenir un atome de soufre. Quand les particules d’or viennent se frotter aux mucines, il s’établit des ponts disulfures entre leurs atomes de soufre.

Ces ponts doivent permettre aux particules d’or d’adhérer à la cornée, le temps que les médicaments soient libérés et agissent.

Ça, c’est la théorie. Dans la pratique, il faut déterminer les conditions de synthèse optimales des particules d’or, c’est-à-dire jouer sur la longueur des molécules de PEG, les quantités de molécules médicamenteuses, la durée de l’encapsulation… « En fonction des ratios entre molécules thérapeutiques et particules, je regarde combien de molécules entrent et à quel rythme et en fonction de la durée d’encapsulation, je regarde l’organisation des molécules thérapeutiques dans la particule », décrit Gabrielle Raîche-Marcoux. Pour voir le résultat de ses synthèses chimiques, elle jette un œil au microscope électronique en transmission pour avoir une image du cœur métallique. La technique de diffusion dynamique de la lumière lui montre la particule dans son ensemble et la spectroscopie d’absorption Ultraviolet-Visible permet de distinguer les particules selon leur bande d’absorption. « La position de la bande d’absorption est sensible à l’environnement chimique près du cœur métallique de la particule », explique Gabrielle Raîche-Marcoux.

« L’objectif principal de Gabrielle est de synthétiser les particules, de caractériser le côté physico-chimique, de contrôler les propriétés d’encapsulation et relargage », résume Élodie Boisselier.

En parallèle, l’équipe de recherche de la professeure agrégée Stéphanie Proulx, dans la même unité de recherche qu’Élodie Boisselier, a développé un dispositif équipé d’une cornée post-mortem pour mimer l’œil qui permettra d’étudier la distribution des particules à la surface de la cornée et le devenir des molécules thérapeutiques et des particules d’or après relargage des molécules. Mais il faudra encore des essais sur des modèles animaux et des essais cliniques avant de se mettre ces gouttes d’or dans les yeux!

 

Ces travaux sont financés par le Centre Québécois sur les Matériaux Fonctionnels, la Fondation des Maladies de l’œil, le Ministère de l’Économie et de l’Innovation et les Instituts de Recherche en Santé du Canada. La Dre Boisselier est récipiendaire d’une bourse de carrière du Fonds de recherche du Québec – Santé et appartient aux regroupements scientifiques québécois suivants : CQMF, PROTEO et RRSV.

 

Références associées à ce projet de recherche :

  1. F. Masse, P. Desjardins, M. Ouellette, C. Couture, M.M. Omar, V. Pernet, S.L. Guérin, E. Boisselier (2019) “Synthesis of ultrastable gold nanoparticles as a new drug delivery system” Molecules 24:1-17
  2. M. Ouellette*, F. Masse*, G. Lamoureux, E. Boisselier (2019) Gold nanoparticles in ophthalmology, Med. Res. Rev. 39(1):302-327.
  3. M. Ouellette, F. Masse, M. Lefebvre-Demers, Q. Maestracci, P. Grenier, R. Millar, N. Bertrand, M. Prieto, E. Boisselier (2018) Insights into gold nanoparticles as a mucoadhesive system, Scientific Reports, 8 : 14357.
  4. E. Boisselier, V. Pernet, M. Omar, M. Ouellette, Ultrastable gold nanoparticles for drug delivery applications and synthesis thereof, brevet US (WO2018102921A1, 2018).