Le passage membranaire

Doxorubicine est une substance active utilisée pour traiter certains cancers (du sein ou des ovaires par exemple).

Dans le cytoplasme des cellules, la molécule est prise en charge par des protéines qui permettent sa translocation dans le noyau. Sa cible est l'ADN : elle s'intercale dans la double hélice et semble inhiber une topo-isomérase. Elle provoque ainsi la mort de la cellule. Une partie des molécules de doxorubicine absorbées par la cellule atteint les mitochondries. Ces molécules perturbent alors le fonctionnement des mitochondries qui libèrent des médiateurs de l'apoptose.

La doxorubicine a également de l'affinité pour les P-gp. Certaines cellules cancéreuses surexpriment la P-gp et sont devenues résistantes à la doxorubicine car cette dernière ne peut plus atteindre l'ADN nucléaire ou les mitochondries. C'est un des mécanismes observés de résistance aux traitements, mais il en existe d'autres.

Différentes lignées de cellules ont été exposées à 10 μM de doxorubicine (soit sous forme libre DOX, soit formulée des nanoparticules solides : DOX-SL). Après 120 minutes d'incubation à 37°C, la concentration de doxorubicine intracellulaire (en μM) a été mesurée et est donnée dans le tableau suivant (4 essais différents à chaque fois, le résultat correspond à la moyenne ± sd).

MCF7 : lignée de cellules dérivant d'adénocarcinome humain.

MCF7/ADR : lignée MCF7 devenue résistante à la doxorubicine, surexprime les P-gp.

3T3 KO cav : lignée de fibroblastes embryonnaires de souris knock out pour la caveoline, c'est à dire qu'elles n'expriment plus cette protéine.

Les cellules de la lignée MCF7/ADR ont été incubées en présence de doxorubicine libre (DOX), des nanoparticules solides contenant la doxorubicine (DOX-SL) ou des nanoparticules solides seuls (SL). Après 12 heures d'incubation, les cellules survivantes ont été dénombrées. Les résultats sont présentés dans la figure suivante :

Quels mécanismes de passage membranaire peut-on proposer pour la doxorubicine seule?

Quel mécanisme de passage membranaire peut-on envisager pour les nanoparticules (seules ou chargées en doxorubicine) ? – justifiez vos réponses.

Quel est l'intérêt de l'étude de la cytotoxicité des nanoparticules SL ne contenant pas de doxorubicine sur les cellules MCF7/ADR ?

Comment expliquez vous l'efficacité sur les cellules MCF7/ADR de la doxorubicine vectorisée par les nanoparticules par rapport à la doxorubicine seule ?