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Une nouvelle nanoparticule pourrait sauver des vies et limiter les lésions cérébrales en « redémarrant » le flux sanguin cérébral

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Des chercheurs de l’Université Rice mènent des tests sur une molécule qui, selon eux, pourrait jouer un rôle important dans la limitation des lésions cérébrales dans une grande variété de blessures. La nanoparticule, les clusters polyéthylène glycol-carbone hydrophile (ci-après dénommés PEG-HCC) sont déjà testés comme moyen d’améliorer certains traitements contre le cancer. La capacité de réduire/prévenir les lésions cérébrales, cependant, pourrait être encore plus importante.

Expliquer ce que fait le PEG-HCC nécessite une brève discussion sur les molécules d’espèces réactives de l’oxygène (ROS). Les molécules ROS, y compris les radicaux libres, sont des molécules chimiquement réactives qui contiennent de l’oxygène. Le corps humain produit un certain nombre de ROS par la métabolisation normale de l’oxygène ; les cellules contiennent une variété d’enzymes antioxydantes spécifiquement pour neutraliser les molécules ROS. Les ROS sont importantes pour un certain nombre de processus dans le corps humain, y compris l’apoptose (mort cellulaire programmée) et la réparation des plaies. Les plaquettes libèrent des ROS dans la circulation sanguine pour « recruter » les plaquettes et les leucocytes dans une blessure.

Tant que le corps reste en équilibre et que le système circulatoire fonctionne correctement, ces molécules ne sont pas une menace. Lorsque le système circulatoire s’arrête fonctionner correctement, cela change — et cela change rapidement. Tout traumatisme qui réduit considérablement le flux sanguin vers le cerveau, soit en raison d’un accident vasculaire cérébral ou de dommages majeurs ailleurs, déclenche ce qu’on appelle une cascade ischémique. L’un des principaux effets d’une telle cascade est la libération d’un grand nombre de molécules ROS. Tout dommage au système vasculaire du cerveau exacerbe le problème ; une circulation inadéquate signifie que les « stocks » locaux d’antioxydants sont rapidement épuisés.

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Cascade ischémique et production de radicaux libres

Le traitement précoce des AVC se concentre sur la décomposition des caillots précisément parce que la restauration de la circulation est le seul moyen d’arrêter la cascade ischémique et d’évacuer les radicaux libres dans le système circulatoire plus large où ils peuvent être correctement décomposés. L’une des limites critiques de cette approche, cependant, est qu’une bonne circulation sanguine n’arrête pas automatiquement ou instantanément une cascade. Reperfusionl’acte de rétablir le flux sanguin vers une zone endommagée, conduit en fait à plus loin dommages lorsque le corps réagit à des concentrations soudaines de sous-produits toxiques libérés par la nécrose et la mort cellulaire.

superoxydation

Le graphique ci-dessus montre les niveaux relatifs de superoxyde chez un individu qui souffre d’un traumatisme crânien (TCC) avec et sans hypotension artérielle. Notez que les niveaux de superoxyde augmentent lorsque la pression artérielle chute, chutent lorsque le sang est restauré et que l’oxydation commence, mais augmentent ensuite considérablement au point dit de « troisième coup ». Cette « troisième frappe » est la réponse plus large du corps aux dommages causés par la cascade initiale.

Le PEG-HCC ne court-circuite pas tout ce processus, mais il fonctionne en neutralisant les ROS qui exacerbent une grande partie des dommages. C’est beaucoup plus efficace que les défenses naturelles de l’organisme. La SOD, l’enzyme neutralisant le superoxyde que nous produisons naturellement, fonctionne selon un rapport 1:1 et neutralise une molécule à la fois. Une molécule de PEG-HCC est conçue pour neutraliser des centaines de milliers de molécules de superoxyde.

« C’est la chose la plus remarquablement efficace que j’aie jamais vue », a déclaré Thomas Kent, co-auteur de l’article. « Littéralement quelques minutes après l’injection, le flux sanguin cérébral est revenu à la normale, et nous pouvons le maintenir avec une simple seconde injection. »

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Le PEG-HCC a une demi-vie de 2 à 3 heures et ne montre à ce jour aucun signe de toxicité. D’autres tests sont en cours et la nanoparticule est encore à des années du déploiement. Ce que cela démontre, cependant, c’est que la biologie moléculaire de pointe peut créer des traitements médicaux qui agissent avec une précision bien supérieure à tout ce que nous avons déployé jusqu’à présent. Si cela fonctionne, le PEG-HCC pourrait être un outil extrêmement important pour sauver des vies après un tremblement de terre, une coulée de boue ou l’effondrement d’un bâtiment. La cascade ischémique qui endommage les tissus cérébraux lors d’un accident vasculaire cérébral est responsable de ce qu’on appelle le syndrome d’écrasement, une condition extrêmement destructrice qui tue souvent des personnes coincées sous les décombres d’un bâtiment à moins que les membres endommagés ne soient amputés rapidement.

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