Le groupe de recherche en nanotechnologie biomoléculaire dirigé par Aitziber L. Cortajarena, professeur de recherche à Ikerbasque, du CIC biomaGUNE, a développé un nouvel agent de contraste à base de fer pour l’imagerie par résonance magnétique qui peut être utilisé à la fois pour le diagnostic et le traitement. Dans une étude réalisée sur du tissu cardiaque humain cultivé en laboratoire, il a été prouvé que l’agent de contraste s’accumule dans le tissu fibreux, que l’intensité de son signal sur l’image IRM augmente avec la gravité de la maladie et qu’il ralentit la progression de la maladie.
L’étude, dirigée par Cortajarena et réalisée en collaboration avec le groupe d’Ana Villar de l’Institut de biomédecine et biotechnologie de Cantabrie (IBBTEC, UC-CSIC), a été publiée dans la prestigieuse revue scientifique Matériaux fonctionnels avancés. Il ouvre la voie à une alternative possible au gadolinium, le métal actuellement utilisé dans presque toutes les IRM avec contraste.
Fibrose cardiaque
La fibrose cardiaque est l’un des principaux facteurs conduisant à l’insuffisance cardiaque, une maladie qui touche des millions de personnes dans le monde. Il n’existe actuellement aucun traitement approuvé spécifiquement conçu pour ralentir cette maladie. Lorsque le cœur est endommagé ou soumis à une tension prolongée (par exemple, après une crise cardiaque ou en raison d’une hypertension), un processus de réparation commence, semblable à la guérison d’une coupure sur la peau. Le processus de production de collagène est activé pour réparer et renforcer les tissus. Cependant, ce processus ne s’arrête souvent pas : le collagène continue de s’accumuler, le cœur devient raide et a de plus en plus de mal à remplir et à pomper correctement le sang.
L’une des techniques actuellement utilisées pour diagnostiquer la fibrose cardiaque est l’IRM. Dans de nombreux cas, un produit de contraste intraveineux est administré au patient, presque toujours à base de gadolinium, qui est retenu dans les zones endommagées et les fait éclairer sur l’image. Bien que le gadolinium fonctionne très bien, il présente divers inconvénients. C’est un métal étranger au corps. Son utilisation est limitée chez les personnes souffrant d’insuffisance rénale et on sait que de petites quantités peuvent être retenues dans différents tissus pendant de nombreuses années. Ceci est particulièrement préoccupant chez les patients qui nécessitent des IRM répétées pour suivre la progression de leur maladie, ce qui est le cas de la fibrose cardiaque.
Des atomes de fer encapsulés dans une protéine conçue sur mesure
C’est pourquoi les chercheurs cherchent depuis de nombreuses années à développer des produits de contraste à base de fer, un métal que l’organisme connaît et sait stocker et éliminer. Il existe cependant un problème avec les produits de contraste à base de fer existants, car au lieu d’éclairer la zone endommagée, ils l’assombrissent, ce qui rend difficile sa distinction sur les images. Beaucoup d’entre eux ont même été retirés du marché. Le groupe dirigé par Cortajarena, directeur scientifique du CIC biomaGUNE, a pu « surmonter ces problèmes en utilisant des protéines de synthèse », explique Lydia Martínez Parra, chercheuse au CIC biomaGUNE et auteur principal de l’étude.
Martínez ajoute : « L’agent de contraste est constitué d’une protéine spécialement conçue qui encapsule et isole de minuscules amas d’atomes de fer mesurant environ 1,4 nanomètres (environ 50 000 fois plus fins qu’un cheveu). Il convient également de noter que ce composé est plus sûr pour l’organisme, qu’il est stable, qu’il libère très peu de fer et qu’il est peu toxique pour les cellules.
Un cœur fibreux cultivé en laboratoire
Le groupe CIC biomaGUNE a testé l’efficacité de l’agent de contraste dans du tissu cardiaque créé par ingénierie tissulaire 3D à partir de cellules cardiaques de patients, développé par le groupe d’Ana Villar (IBBTEC, UC-CSIC). Ces tissus reproduisent certaines caractéristiques de la fibrose cardiaque, comme l’accumulation de collagène et l’augmentation de la rigidité des tissus, et permettent d’évaluer de nouvelles stratégies thérapeutiques dans des conditions plus représentatives que les cultures cellulaires conventionnelles.
Ainsi, l’équipe de recherche a vérifié que l’agent de contraste se déplace et s’accumule majoritairement dans le tissu fibrotique, que le signal à l’IRM augmente avec la sévérité de la fibrose et qu’il ralentit sa progression puisqu’il réduit la production et le stockage de collagène et empêche le tissu de se raidir. “En plus d’indiquer où se situe le dommage, ce matériau présente une activité antifibrotique dans les modèles étudiés”, explique le professeur de recherche Cortajarena. Il s’agit d’un agent « théranostique » qui offre un diagnostic et un traitement dans le même matériau. »
Martínez souligne que “ce nouveau composé permet d’obtenir un contraste en imagerie par résonance magnétique comparable à celui des agents à base de gadolinium. Il conserve également cette capacité dans les champs magnétiques couramment utilisés en pratique clinique et dans les champs magnétiques plus puissants utilisés dans la recherche préclinique”. Le composé formé par les atomes de fer encapsulés par la protéine rend le tissu brillant à l’IRM.
L’équipe à l’origine de l’étude affirme qu’« il y a encore du chemin à parcourir pour atteindre le patient. Pour l’instant, ce nouvel agent de contraste a été testé en laboratoire sur des cellules et des tissus humains. La prochaine étape sera de l’étudier pour qu’il puisse être utilisé en pratique clinique, de voir comment il est distribué et éliminé de l’organisme et comment il se comporte sur un véritable scanner cardiaque. partie de leur traitement.
Source:
Référence du journal :
Martínez‐Parra, L., et autres. (2026). Nanoclusters de fer fabriqués à partir de protéines comme matériaux théranostiques hybrides pour la surveillance par IRM et le traitement de la fibrose cardiaque. Matériaux fonctionnels avancés. DOI : 10.1002/adfm.78994.
