Efficacité des nanoparticules de chitosane en tant qu'agent radioprotecteur contre les changements induits par les rayons gamma dans l'histologie et la biochimie des glandes parotides

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Le cancer est l’une des principales causes de mortalité dans le monde. La radiothérapie, en tant que méthode importante de traitement du cancer, peut efficacement tuer les cellules cancéreuses, mais elle endommage également les tissus sains, en particulier les tissus sensibles comme les glandes salivaires. Le stress oxydatif et les réactions inflammatoires induits par la radiothérapie sont les principales causes des dommages fonctionnels des glandes salivaires. Par conséquent, la recherche d’agents radioprotecteurs capables de réduire les effets secondaires de la radiothérapie et de protéger les tissus normaux est devenue un domaine de recherche actuel.

Le chitosan, un biopolymère extrait des carapaces de crustacés, possède des propriétés antioxydantes, anti-inflammatoires et de promotion de la croissance cellulaire. Ces dernières années, les nanoparticules de chitosan (Chitosan Nanoparticles, CS NPs) ont attiré une attention considérable en raison de leur potentiel dans les applications biomédicales, en particulier dans le domaine de la radioprotection. Cependant, les mécanismes d’action des nanoparticules de chitosan dans la réduction des dommages causés par la radiothérapie aux glandes salivaires ne sont pas encore entièrement compris. Par conséquent, cette étude vise à explorer si les nanoparticules de chitosan peuvent atténuer les effets de la radiothérapie sur l’histologie et la biochimie des glandes salivaires, et à évaluer leur potentiel en tant qu’agents radioprotecteurs.

Source de l’article

Cette étude a été réalisée en collaboration par plusieurs chercheurs d’Égypte, de Jordanie et d’Arabie saoudite, avec comme principaux auteurs Ibrahim Y. Abdelrahman, Omayma M. Meabed, Ali Shamaa, entre autres. L’équipe de recherche provient de plusieurs institutions, dont l’Autorité égyptienne de l’énergie atomique (Egyptian Atomic Energy Authority), l’Université de Beni-Suef et l’Université de Kafr Elsheikh. L’article a été accepté par la revue Bionanoscience le 13 mars 2025 et publié la même année.

Processus de recherche

1. Synthèse et caractérisation des nanoparticules de chitosan

Les chercheurs ont d’abord synthétisé des nanoparticules de chitosan. Les étapes spécifiques comprenaient la dissolution de la poudre de chitosan dans une solution d’acide acétique à 2 %, suivie de l’ajout d’isopropanol à 91 % et d’un traitement par rayonnement gamma pour arrêter la production de radicaux libres. Les nanoparticules synthétisées ont été caractérisées par microscopie électronique à transmission à haute résolution (HRTEM), microscopie électronique à balayage (SEM) et diffusion dynamique de la lumière (DLS). Les résultats ont montré que les nanoparticules avaient un diamètre moyen de 58,45 ± 1,5 nm et un potentiel zêta de 29,8 mV, indiquant une bonne stabilité.

2. Modèle animal et conception expérimentale

L’étude a utilisé 45 rats albinos mâles adultes, répartis en trois groupes : groupe témoin (15 rats), groupe radiothérapie (15 rats) et groupe traité par nanoparticules de chitosan (15 rats). Les rats des groupes radiothérapie et traitement ont reçu une irradiation gamma de 15 Gy sur la tête, tandis que le groupe traitement a reçu une dose quotidienne de 200 mg/kg de nanoparticules de chitosan par voie orale 2 jours avant et 7 jours après la radiothérapie. Le taux de survie des rats a été enregistré pendant l’expérience, et les tissus des glandes parotides ont été prélevés pour analyse après l’expérience.

3. Détection des indicateurs biochimiques

Les chercheurs ont détecté les marqueurs de stress oxydatif (comme le malondialdéhyde MDA), l’activité des enzymes antioxydantes (comme la superoxyde dismutase SOD et la catalase CAT), les facteurs inflammatoires (comme le facteur de nécrose tumorale TNF-α et l’interleukine IL-6) et les marqueurs allergiques (comme l’histamine et l’immunoglobuline E IgE) dans le sérum des rats. Les résultats ont montré que les niveaux de MDA étaient significativement augmentés dans le groupe radiothérapie, tandis que l’activité de la SOD et de la CAT était significativement réduite, indiquant un stress oxydatif sévère dû à la radiothérapie. Dans le groupe traité par nanoparticules de chitosan, les niveaux de MDA ont diminué et l’activité de la SOD et de la CAT a été partiellement restaurée, bien qu’elle n’ait pas atteint les niveaux du groupe témoin.

4. Analyse histologique et immunohistochimique

En utilisant des techniques immunohistochimiques, les chercheurs ont détecté l’expression de l’antigène nucléaire de prolifération cellulaire (PCNA) dans les tissus des glandes parotides. Les résultats ont montré que l’expression de PCNA était significativement augmentée dans le groupe radiothérapie, indiquant que la radiothérapie a stimulé la réponse de prolifération cellulaire. Dans le groupe traité par nanoparticules de chitosan, l’expression de PCNA a été encore augmentée, indiquant que les nanoparticules de chitosan ont un effet promoteur sur la régénération cellulaire.

Principaux résultats

  1. Synthèse et caractérisation des nanoparticules de chitosan : Les nanoparticules synthétisées ont une distribution de taille uniforme et une bonne stabilité, les rendant adaptées à des applications biomédicales.
  2. Taux de survie : Le taux de survie des rats dans le groupe radiothérapie était de 20 %, tandis que dans le groupe traité par nanoparticules de chitosan, il a augmenté à 60 %, indiquant que les nanoparticules de chitosan ont significativement amélioré la survie après radiothérapie.
  3. Indicateurs biochimiques : Les nanoparticules de chitosan ont partiellement atténué le stress oxydatif et les réactions inflammatoires induits par la radiothérapie, bien que leurs effets n’aient pas complètement restauré les niveaux normaux.
  4. Analyse histologique : Les nanoparticules de chitosan ont favorisé la régénération cellulaire des tissus des glandes parotides après radiothérapie, démontrant leur potentiel à protéger la fonction des glandes salivaires.

Conclusion et signification

Cette étude montre que les nanoparticules de chitosan, en tant qu’agents radioprotecteurs, peuvent efficacement réduire les dommages causés par la radiothérapie aux glandes salivaires et améliorer le taux de survie des animaux expérimentaux. Leurs mécanismes d’action pourraient être liés à leurs propriétés antioxydantes, anti-inflammatoires et de promotion de la régénération cellulaire. Cette découverte fournit une base expérimentale importante pour le développement de nouveaux agents radioprotecteurs, avec une valeur potentielle en clinique.

Points forts de la recherche

  1. Innovation : Cette étude est la première à évaluer systématiquement l’effet protecteur des nanoparticules de chitosan sur les glandes salivaires pendant la radiothérapie, comblant une lacune dans ce domaine de recherche.
  2. Interdisciplinarité : La recherche combine la nanotechnologie, la radiobiologie et l’immunologie, démontrant le large potentiel des nanoparticules de chitosan dans les applications biomédicales.
  3. Perspectives cliniques : Les résultats de l’étude fournissent une base théorique pour le développement d’agents radioprotecteurs basés sur les nanoparticules de chitosan, qui pourraient être utilisés en clinique pour réduire les effets secondaires chez les patients.

Autres informations utiles

Bien que les nanoparticules de chitosan aient montré des effets prometteurs dans la réduction des effets secondaires de la radiothérapie, leurs mécanismes d’action nécessitent des recherches supplémentaires. Les études futures pourraient explorer l’utilisation combinée des nanoparticules de chitosan avec d’autres antioxydants ou médicaments anti-inflammatoires pour améliorer encore leur efficacité en radioprotection. De plus, l’équipe de recherche prévoit de mener des essais cliniques pour vérifier la sécurité et l’efficacité des nanoparticules de chitosan chez l’homme.

Grâce à cette étude, le potentiel des nanoparticules de chitosan en tant qu’agents radioprotecteurs a été validé de manière préliminaire, offrant de nouvelles perspectives et outils pour le traitement du cancer.