Illustration de microrobots pénétrant dans les poumons pour traiter une pneumonie. | Joseph Wang et al./UC San Diego
Des scientifiques qui créent des robots tueurs, cela sonne rarement comme une bonne nouvelle… Sauf si ces machines concentrent leurs talents sur les maladies. Une équipe de scientifiques a conçu des microrobots travaillant en essaim et spécialisés dans l’élimination de microbes. Dans le cadre d’un essai, ces derniers ont déjà permis d’éliminer avec succès des microbes de la pneumonie à l’intérieur des poumons d’un groupe de souris.
Le premier succès de ce prototype de robot thérapeutique pourrait esquisser la possibilité, espèrent les scientifiques, de réaliser la même prouesse sur l’être humain. Le matériau utilisé pour concevoir ces robots microscopiques peut surprendre. En effet, ils sont constitués d’algues. Ou, plus exactement, de cellules d’algues, elles-mêmes recouvertes d’une couche de nanoparticules antibiotiques.
Ces nanoparticules sont constituées de minuscules sphères de polymère, elles-mêmes recouvertes de membranes de neutrophiles, un type de globules blancs. Ces dernières neutralisent les molécules inflammatoires produites par les bactéries et le propre système immunitaire de l’organisme. L’inflammation nocive est ainsi réduite, ce qui améliore la lutte contre l’infection.
Quant à la capacité de mouvement des microrobots, ce sont les algues qui en sont responsables. Cette capacité est clef, puisque c’est ce qui permet de dispenser les antibiotiques de manière ciblée. Or, c’est ce ciblage de la « livraison » des antibiotiques qui la rend aussi efficace. Enfin, les cellules d’algues comme les nanoparticules finissent par se dissoudre naturellement dans le corps.
Dans les dernières expériences menées par les scientifiques, dont les résultats ont été publiés dans la revue Nature Materials, deux groupes de souris distincts ont été constitués. L’un recevait le traitement antibiotique délivré par les microrobots, via des tubes insérés dans leur trachée. L’autre servait de groupe témoin. Les deux étaient atteints de la même affection : une forme de pneumonie fatale causée par la bactérie Pseudomonas aeruginosa.
Plus efficace que les injections en intraveineuse
Cette forme spécifique affecte généralement les patients qui reçoivent une ventilation mécanique dans une unité de soins intensifs. Le groupe ayant reçu le traitement s’est vu débarrasser des microbes en une semaine. Tous les sujets traités ont au moins survécu au-delà de 30 jours. Toutes les autres souris sont décédées en l’espace de trois jours.
Pour autant, cela ne signifie pas que la technique soit directement transposable à l’humain. Les scientifiques y voient toutefois un signe encourageant. « Sur la base de ces données sur la souris, nous voyons que les microrobots pourraient potentiellement améliorer la pénétration des antibiotiques pour tuer les agents pathogènes bactériens et sauver la vie de plus de patients », déclare ainsi Victor Nizet, médecin et professeur de pédiatrie à l’Université de Californie à San Diego, dans un communiqué de l’université.
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Les chercheurs estiment d’ailleurs que ce type de traitement est plus efficace que l’injection d’antibiotiques par intraveineuse. Selon eux, la dose injectée devrait être 3000 fois supérieure à celle utilisée via les microrobots pour un effet équivalent chez la souris. « Ces résultats montrent comment l’administration ciblée de médicaments, combinée au mouvement actif des microalgues, améliore l’efficacité thérapeutique », affirme Joseph Wang, nanoingénieur de l’UC San Diego.
« Avec une injection, parfois, seule une très petite fraction d’antibiotiques pénètre dans les poumons. C’est pourquoi de nombreux traitements antibiotiques actuels contre la pneumonie ne fonctionnent pas aussi bien que nécessaire, ce qui entraîne des taux de mortalité très élevés chez les patients les plus malades », précise Victor Nizet, professeur à l’UC San Diego School of Medicine et à la Skaggs School of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences, et co-auteur de l’étude.
La prochaine étape pour les scientifiques sera de poursuivre les recherches sur la façon dont les microrobots interagissent avec le système immunitaire. Ils devront ensuite tester leur méthode sur de plus grands animaux, et enfin sur l’humain.
