Les vésicules extracellulaires (en rouge) produites par la nouvelle technique sont absorbées in vitro par des cellules immunitaires (en vert ; noyau cellulaire en turquoise) et peuvent ainsi influencer la réponse immunitaire d’un organisme. (Photo : C. Alter, Département des sciences pharmaceutiques, Université de Bâle)Les vésicules extracellulaires jouent un rôle important dans la communication entre les cellules et pour un grand nombre de fonctions cellulaires. Les cellules libèrent ces ’bulles membranaires’ dans leur environnement. Elles sont constituées d’une membrane cellulaire et contiennent des molécules de signalisation spécifiques, des protéines, des acides nucléiques et des lipides. Malheureusement, seules des quantités infimes de ces vésicules sont produites spontanément par les cellules.
Vésicules extracellulaires pour applications médicales
Selon l’origine et l’état de la cellule, le contenu ainsi que les protéines ancrées à la surface des vésicules extracellulaires varient. Les chercheurs exploitent ces propriétés, entre autres, pour développer de nouvelles méthodes de diagnostic - pour diagnostiquer par exemple des maladies tumorales en analysant les vésicules extracellulaires dans des échantillons de sang.Les vésicules extracellulaires pourraient également jouer un rôle important dans le développement de la prochaine génération de produits thérapeutiques. Comme elles sont d’origine naturelle, elles présentent une biocompatibilité élevée et peuvent déclencher des réactions très différentes dans l’organisme en raison de leur fret.
Les chercheurs espèrent ainsi pouvoir influencer le système immunitaire avec leur utilisation, par exemple pour détruire des cellules cancéreuses. Jusqu’à présent, la production reproductible de grandes quantités de vésicules homogènes, nécessaires pour de telles études, représente toutefois un grand défi.
Plus de particules plus rapidement
Une équipe de chercheurs dirigée par Jörg Huwyler du Département des sciences pharmaceutiques et du Swiss Nanoscience Institute (SNI) de l’Université de Bâle a désormais mis au point une méthode de préparation très efficace des vésicules extracellulaires, qui fournit jusqu’à 100 fois plus de ces vésicules par cellule et par heure que les méthodes traditionnelles. Ils décrivent cette nouvelle méthode dans la revue scientifique ’Communications Biology’.Nous commençons par cultiver des cellules cancéreuses dans lesquelles l’ajout de substances chimiques déclenche la mort cellulaire", explique Claudio Alter, premier auteur de l’étude et doctorant à l’école doctorale du SNI. Les cellules forment ensuite des vésicules qui se détachent de la cellule initiale au bout de quelques heures".
Avec un diamètre de 1 à 3 micromètres, ces vésicules (giant plasma membrane vesicles) sont beaucoup trop grandes pour être utilisées à des fins thérapeutiques. Dans le nouveau processus développé, elles sont donc pressées plusieurs fois à travers une membrane filtrante afin de réduire leur taille. Après plusieurs passages à travers le filtre, nous obtenons une solution homogène avec des vésicules à membrane nanoplasmique (NPmV) d’un diamètre de 120 nanomètres - exactement ce dont nous avons besoin pour la suite de l’application", explique Claudio Alter.
Autre origine, autre domaine d’application
L’équipe de recherche a ensuite caractérisé ces NPmV et les a comparées aux exosomes - les vésicules extracellulaires les plus utilisées jusqu’à présent - en termes de taille, d’homogénéité, de charge en protéines et en lipides. Les chercheurs ont en outre examiné la qualité de l’interaction des NPmVs in vitro avec d’autres cellules. Les nanovésicules à membrane plasmique ont montré des propriétés similaires à celles des exosomes.En raison de leur cargaison spécifique et de leur dotation en marqueurs à la surface des vésicules, qui proviennent de la lignée de cellules mères, les NPmV pourraient être utilisés à des fins thérapeutiques", commente Jörg Huwyler. Actuellement, nous pensons surtout à la stimulation du système immunitaire, par exemple dans le cadre de la vaccination ou de l’immunothérapie des cancers.
Publication originale
Alter, C.L., Detampel, P., Schefer, R.B. et al.
Préparation à haut rendement de vésicules extracellulaires dérivées d’une membrane plasmatique monodisperse pour des applications thérapeutiques.
Communications Biology (2023), doi : https://doi.org/10.1038/s42003’023 -04859-2
