Les chercheurs travaillent depuis longtemps sur la manière de traiter l’obésité, une affection grave qui peut entraîner de l’hypertension, du diabète, une inflammation chronique et des maladies cardiovasculaires. Des études ont également révélé une forte corrélation entre l’obésité et le cancer – des données récentes montrent que le tabagisme, la consommation d’alcool et l’obésité sont les principales causes de cancer dans le monde.
Le développement des cellules adipeuses, qui sont produites à partir d’un minuscule progéniteur semblable à un fibroblaste, non seulement active les gènes spécifiques des cellules adipeuses, mais les fait également croître en stockant davantage de lipides (adipocytes et tissu adipeux). En fait, le stockage des lipides est la fonction essentielle d’une cellule adipeuse. Mais le stockage d’une trop grande quantité de lipides peut rendre les adipocytes malsains et conduire à l’obésité.
Les défis du ciblage des adipocytes
La possibilité de cibler les cellules graisseuses et de dissocier en toute sécurité la formation de graisses malsaines du métabolisme sain des graisses serait la réponse aux prières de nombreuses personnes. L’un des principaux défis du traitement de l’obésité est que le tissu adipeux, qui n’est pas continu dans le corps mais se trouve par morceaux dans des « dépôts », a été difficile à cibler de manière spécifique, à l’endroit exact.
Il existe deux principaux types de graisse : la graisse viscérale, les tissus internes qui entourent l’estomac, le foie et les intestins, et la graisse sous-cutanée, que l’on trouve sous la peau partout dans le corps. La graisse viscérale donne des bedaines ; la graisse sous-cutanée peut créer des bajoues au menton, de la graisse aux bras, etc. À ce jour, il n’existe aucun moyen de traiter spécifiquement le tissu adipeux viscéral. Et les traitements actuels de la graisse sous-cutanée, comme la liposuccion, sont invasifs et destructeurs.
De nouvelles études utilisent des nanomatériaux cationiques pour cibler la graisse
Deux nouvelles études menées par des chercheurs de Columbia Engineering et du Columbia University Irving Medical Center (CUIMC) pourraient apporter la réponse au ciblage des cellules adipeuses de manière spécifique et saine. Les articles démontrent une nouvelle méthode pour traiter l’obésité en utilisant des nanomatériaux cationiques qui peuvent cibler des zones spécifiques de graisse et inhiber le stockage malsain des cellules graisseuses hypertrophiées. Ces matériaux remodèlent la graisse au lieu de la détruire, comme le fait, par exemple, la liposuccion. Le premier article, publié aujourd’hui par Nature Nanotechnology, porte sur l’adiposité viscérale, ou graisse du ventre. Le second article, publié en ligne le 28 novembre par Biomaterials, porte sur la graisse située sous la peau ainsi que sur l’inflammation chronique associée à l’obésité.
L’équipe de chercheurs, dirigée par Li Qiang, professeur associé de pathologie et de biologie cellulaire au CUIMC, et Kam Leong, professeur de génie biomédical et de biologie des systèmes au CUIMC, a constaté que le tissu adipeux contient de grandes quantités de matrice extracellulaire (MEC) chargée négativement pour retenir les cellules graisseuses. Ils ont pensé que ce réseau d’ECM chargé négativement pourrait constituer une sorte d’autoroute pour les molécules chargées positivement. Ils ont donc pris un nanomatériau chargé positivement, le PAMAM génération 3 (P-G3), et l’ont injecté à des souris obèses. Le P-G3 s’est rapidement répandu dans les tissus et l’équipe était ravie que sa méthode pour cibler spécifiquement la graisse viscérale fonctionne.
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microbiome360.orgDes résultats inattendus
Et puis quelque chose d’intriguant s’est produit : Le P-G3 a désactivé le programme de stockage des lipides dans les cellules adipeuses et les souris ont perdu du poids. Ce résultat était totalement inattendu, étant donné la fonction bien établie du P-G3 dans la neutralisation des agents pathogènes chargés négativement, tels que les débris cellulaires d’ADN/ARN, pour atténuer l’inflammation.
« Notre approche est unique : elle s’écarte des approches pharmacologiques ou chirurgicales », explique Qiang, spécialiste de l’obésité et de la biologie des adipocytes. « Nous avons utilisé une charge cationique pour rajeunir les cellules adipeuses saines, une technique que personne n’a jamais utilisée pour traiter l’obésité. Je pense que cette nouvelle stratégie ouvrira la voie à une réduction plus saine et plus sûre de la graisse. »
Le P-G3 favorise la formation de nouvelles cellules graisseuses et inhibe également le stockage malsain des lipides des cellules graisseuses hypertrophiées.
Dans ces deux études, les chercheurs ont découvert que le matériau cationique, le P-G3, pouvait avoir un effet fascinant sur les cellules adipeuses : tout en favorisant la formation de nouvelles cellules adipeuses, il dissocie le stockage des lipides des fonctions ménagères des cellules adipeuses. Et comme il inhibe le stockage malsain des lipides dans les adipocytes hypertrophiés, les souris avaient davantage de petites cellules adipeuses jeunes et métaboliquement saines, comme celles que l’on trouve chez les nouveau-nés et les athlètes. Les chercheurs ont constaté que cette fonction de découplage du P-G3 se vérifie également dans les biopsies de graisse humaine, ce qui signifie qu’il est possible de l’appliquer à l’homme.
« Avec le P-G3, les adipocytes peuvent rester des adipocytes, mais ils ne peuvent pas se développer », a déclaré Leong, un pionnier de l’utilisation des polycations pour éliminer les agents pathogènes. « Nos études mettent en évidence une stratégie inattendue pour traiter l’adiposité viscérale et suggèrent une nouvelle direction d’exploration des nanomatériaux cationiques pour traiter les maladies métaboliques. »
De nouvelles applications pour l’administration de médicaments, la thérapie génique et l’esthétique
Maintenant qu’ils peuvent cibler sélectivement la graisse viscérale, Leong et Qiang envisagent plusieurs applications. L’étude Biomaterials démontre une approche simple qui pourrait être utilisée à des fins esthétiques ; comme le Botox, le P-G3 peut être injecté localement dans un dépôt de graisse sous-cutanée spécifique. Les chercheurs, qui ont déposé des brevets, travaillent actuellement à la transformation du P-G3 en divers dérivés afin d’améliorer l’efficacité, la sécurité et la spécificité du dépôt.
Les chercheurs sont particulièrement enthousiastes à l’idée de transformer le P-G3 en une plateforme capable d’administrer des médicaments et des thérapies géniques spécifiquement à un dépôt graisseux donné. Cela pourrait permettre de réorienter de nombreux médicaments qui posent des problèmes de sécurité systémique, comme les thiazolidinediones (TZD), un médicament puissant mais dangereux qui est un puissant modulateur des graisses et qui est utilisé pour traiter le diabète de type 2 – mais il a été associé à une insuffisance cardiaque et est interdit dans plusieurs pays.
« Nous sommes très heureux d’avoir découvert que la charge cationique est le secret du ciblage du tissu adipeux », a déclaré M. Qiang. « Maintenant, nous pouvons réduire la graisse de manière spécifique à un dépôt – où nous voulons – et de manière sûre sans détruire les cellules adipeuses. Il s’agit d’une avancée majeure dans le traitement de l’obésité. »
Source :https://www.engineering.columbia.edu/news/positively-charged-nanomaterials-treat-obesity
