physiologie

liposomes

Qu'est-ce qu'ils sont

Les liposomes sont des structures vésiculaires fermées dont les dimensions peuvent varier de 20-25 nm à 2, 5 µm (ou 2500 nm). Leur structure (très semblable à celle des membranes cellulaires) est caractérisée par la présence d'une ou plusieurs doubles couches de lipides amphiphiles délimitant un noyau hydrophile dans lequel se trouve un matériau en phase aqueuse. De plus, la phase aqueuse est également présente à l'extérieur des liposomes.

Les liposomes ont été découverts de manière totalement aléatoire au début des années 60 par l'hématologue anglais Alec Bangham lors de l'expérimentation d'un microscope électronique réalisée avec son collègue RW Horne.

L’intérêt pour cette découverte a été immédiatement élevé, en particulier dans le domaine médico-pharmaceutique. Ce n’est pas un hasard si, depuis les années 70, les liposomes sont utilisés à titre expérimental comme vecteurs de médicaments. Petit à petit, les chercheurs ont appris à perfectionner les caractéristiques des liposomes, de manière à ce qu'ils puissent exercer l'effet thérapeutique recherché.

Les recherches dans ce domaine ont été et sont toujours très intenses. Il n’est donc pas surprenant que les liposomes soient actuellement utilisés comme systèmes d’administration de médicaments efficaces.

structure

Structure et propriétés des liposomes

Comme mentionné, les liposomes sont dotés d'une structure qui est caractérisée par la présence d'une ou plusieurs doubles couches de lipides amphiphiles. En détail, ces doubles couches sont principalement formées par des molécules phospholipidiques: celles de la couche la plus externe sont régulièrement placées côte à côte et exposent leur tête polaire (partie hydrophile de la molécule) au milieu aqueux environnant; la queue apolaire (partie hydrophobe de la molécule) est plutôt tournée vers l’intérieur, où elle se mêle à celle de la deuxième couche lipidique, dont l’organisation reflète celle de la précédente. En fait, dans la couche phospholipidique interne, les têtes polaires sont dirigées vers l'environnement aqueux contenu dans la cavité liposomale.

Grâce à cette structure particulière, les liposomes peuvent rester immergés dans une phase aqueuse tout en hébergeant simultanément un contenu aqueux dans lequel des principes actifs ou d'autres molécules peuvent être dispersés.

En même temps, grâce à la double couche phospholipidique, l’entrée et la sortie de molécules d’eau ou en tout cas de molécules polaires sont empêchées, ce qui permet d’isoler efficacement le contenu du liposome (qui ne peut être modifié par entrée ou sortie). d’eau ou de solutés polaires).

niosomes

Les niosomes ( liposomes non ioniques ) sont des liposomes particuliers dont la structure est différente de celle des liposomes "classiques". En fait, dans les niosomes, les couches phospholipidiques sont remplacées par des lipides amphiphiles synthétiques non ioniques, généralement ajoutés au cholestérol. Les niosomes ont une taille inférieure à 200 nanomètres, sont très stables et présentent diverses caractéristiques particulières qui, entre autres, les rendent très appropriés pour une utilisation topique.

Caractéristiques

Les caractéristiques des liposomes dépendent de la structure typique de ces vésicules. Les couches externes ont en effet une affinité notable pour les membranes plasmiques, dont elles suivent grossièrement la composition (phospholipides naturels tels que la phosphatidylcholine, la phosphatidyléthanolamine et les esters de cholestérol).

De cette manière, les substances hydrosolubles contenues dans les microsphères liposomales peuvent être facilement transportées dans les cellules.

En même temps, le liposome peut également incorporer des molécules lipophiles pharmacologiquement actives dans sa double couche externe phospholipidique.

De plus, comme mentionné, les caractéristiques des liposomes peuvent être perfectionnées afin d'adapter les vésicules aux besoins les plus variés. Pour ce faire, il est nécessaire d’intervenir en apportant des modifications structurelles de nature diverse en fonction de l’objectif à atteindre: par exemple, le problème lié à l’instabilité des phospholipides (tendance élevée à l’oxydation) peut être résolu par hydrogénation partielle, a ajouté d'un antioxydant (alpha-tocophérol) ou en utilisant une lyophilisation (proliposomes), ce qui permet de préserver la stabilité des vésicules pendant de très longues périodes.

En outre, la double couche lipidique peut être construite de manière à augmenter la liaison à certains types de cellules, par exemple par des anticorps, des lipides ou des glucides. De même, l'affinité des liposomes pour un tissu donné peut être modifiée en faisant varier la composition et la charge électrique (en ajoutant des vésicules de stéarylamine ou de phosphatidylsérine avec une charge positive, alors qu'avec le phosphate de dichetyl, on obtient des charges négatives), ce qui augmente la concentration du médicament dans l'organe cible.

Enfin, pour augmenter la demi-vie des liposomes, il est possible de modifier sa surface en conjuguant des molécules de polyéthylène glycol (PEG) à la double couche lipidique, produisant ainsi les " liposomes furtifs ". Un traitement médicamenteux antitumoral approuvé par la FDA utilise ses propres liposomes enrobés de PEG, qui portent la doxorubicine. Comme indiqué ci-dessus, cet enrobage augmente considérablement la demi-vie des liposomes, qui se concentrent progressivement dans les cellules cancéreuses pénétrant dans les capillaires tumoraux; en fait, depuis leur formation récente, ils sont plus perméables que ceux des tissus sains et permettent ainsi aux liposomes de s'accumuler dans le tissu néoplasique et de libérer ici les principes actifs toxiques pour les cellules cancéreuses.

utilisations

Utilisations et applications des liposomes

Grâce à leurs caractéristiques et structures particulières, les liposomes sont utilisés dans divers domaines: des domaines médical et pharmaceutique aux domaines purement cosmétiques. En effet, les liposomes ayant une forte affinité pour la couche cornée, ils sont intensément utilisés dans ce domaine pour favoriser l’absorption des substances fonctionnelles.

Cependant, dans le domaine médical et pharmaceutique, les liposomes trouvent des applications dans les domaines tant thérapeutique que diagnostique.

En particulier, la capacité des liposomes à isoler leur contenu de l'environnement extérieur est particulièrement utile pour la transmission de substances susceptibles de se dégrader (telles que, par exemple, les protéines et les acides nucléiques).

Dans le même temps, les liposomes peuvent être exploités dans le but de réduire la toxicité de certains médicaments: c'est le cas, par exemple, de la doxorubicine - un médicament antitumoral indiqué dans les carcinomes de l'ovaire et de la prostate - encapsulé dans des liposomes à longue circulation. sa pharmacocinétique a considérablement changé, de même que son efficacité et sa toxicité.

classification

Classification et types de liposomes

La classification des liposomes peut être réalisée selon différents critères, tels que: la taille, la structure (nombre de doubles couches lipidiques composant le liposome) et la méthode de préparation adoptée (cette dernière classification ne sera toutefois pas prise en compte dans la suite. cours de l'article).

Ci-dessous, nous allons décrire brièvement ces classifications et les principaux types de liposomes.

Classification basée sur des critères structurels et dimensionnels

Sur la base de la structure et du nombre de doubles couches phospholipidiques dont chaque vésicule est équipée, il est possible de diviser les liposomes en:

Liposomes unilamellaires

Les liposomes unilamellaires consistent en une double couche phospholipidique unique qui contient un noyau hydrophile.

Selon leur taille, les liposomes unilamellaires peuvent être classés dans:

  • Petites vésicules unilamellaires ou SUV ( petites vésicules unilamellaires ) dont le diamètre peut varier de 20 nm à 100 nm;
  • Grandes vésicules unilamellaires ou LUV ( Large Vesicles Unilamellar ) dont le diamètre peut varier de 100 nm à 1 µm;
  • Vésicules unilamellaires géantes ou GUV ( vésicules géantes unilamellaires ) dont le diamètre est supérieur à 1 µm.

Liposomes multilamellaires

Les liposomes multilamellaires ou MLV ( vésicules multilamellaires ) sont plus complexes, car ils se caractérisent par la présence concentrique de diverses couches lipidiques (généralement plus de cinq), séparées par des phases aqueuses (structure pelure-oignon). Pour cette caractéristique particulière, les liposomes multilamellaires atteignent des diamètres compris entre 500 et 10 000 nm. Avec cette technique, il est possible d'encapsuler un nombre plus élevé d'ingrédients actifs lipophiles et hydrophiles.

Les soi-disant liposomes oligolamellaires ou OLV ( OligoLamellar Vesicles ) appartiennent également au groupe des liposomes multilamellaires, toujours constitués d'une série de couches doubles phospholipidiques concentriques, mais moins que les liposomes multilamellaires "propres".

Liposomes Multivésiculaires

Les liposomes multi-vésiculaires ou MVV ( MultiVesicular Vesicles ) sont caractérisés par la présence d'une double couche phospholipidique dans laquelle sont enfermés d'autres liposomes qui ne sont cependant pas concentriques comme dans le cas des liposomes multilamellaires.

Autres classifications

En plus de ce qui a été vu jusqu'à présent, il est possible d'adopter un autre système de classification qui divise les liposomes en:

  • Liposomes sensibles au PH : vésicules qui libèrent leur contenu dans des environnements légèrement acides. En fait, à pH 6, 5, les lipides qui les constituent protonent et favorisent la libération du médicament. Cette caractéristique est utile car très souvent au niveau des masses tumorales, il y a une baisse significative du pH, en raison du tissu nécrotique qui se forme avec la croissance de la tumeur.
  • Liposomes thermosensibles : ils libèrent leur contenu à une température critique (généralement autour de 38-39 ° C). À cette fin, après l'administration des liposomes, la zone chauffée est chauffée, par exemple par ultrasons.
  • Immunoliposomes : libèrent leur contenu lorsqu'ils entrent en contact avec une cellule ayant un antigène spécifique.

Avantages et inconvénients

Principaux avantages et inconvénients des liposomes

L'utilisation de liposomes présente un certain nombre d'avantages non indifférents, tels que:

  • Les constituants des couches phospholipidiques externes étant biocompatibles, ils ne provoquent pas d'effets toxiques ou allergiques indésirables;
  • Ils sont capables d’incorporer des molécules hydrophiles et lipophiles dans les tissus cibles;
  • Les substances véhiculées sont protégées par l'action d'enzymes (protéases, nucléases) ou d'environnements dénaturants (pH);
  • Ils sont capables de réduire la toxicité des agents toxiques ou irritants;
  • Ils peuvent être administrés par différentes voies (orale, parentérale, topique, etc.);
  • Ils peuvent être synthétisés de manière à augmenter leur affinité pour des sites cibles particuliers (protéines, tissus, cellules, etc.);
  • Ils sont biodégradables, exempts de toxicité et peuvent actuellement être préparés à grande échelle.

Le principal inconvénient des liposomes est toutefois lié à l’instabilité, car ils sont particulièrement susceptibles de subir une dégradation par oxydation en raison de leur structure. Pour surmonter ce problème et faciliter sa conservation, les liposomes peuvent être soumis à des processus de lyophilisation. Cependant, la reconstitution de ces systèmes, ainsi que leur manipulation et leur utilisation, nécessitent des compétences spécifiques. De plus, les coûts de production élevés s’ajoutent à tout cela.