Quels sont
Les liposomes sont des structures vésiculaires fermées dont les dimensions peuvent varier de 20-25 nm jusqu'à 2,5 µm (soit 2500 nm). Leur structure (très proche de celle des membranes cellulaires) est caractérisée par la présence d'une ou plusieurs doubles couches de lipides amphiphiles qui délimitent un noyau hydrophile contenant de la matière en phase aqueuse. De plus, la phase aqueuse est également présente en dehors des liposomes.
L'intérêt suscité par cette découverte a été immédiatement élevé, notamment dans le domaine médico-pharmaceutique : sans surprise, depuis les années 1970, les liposomes sont utilisés, sous forme expérimentale, comme vecteurs médicamenteux. Progressivement, les chercheurs ont appris à affiner les caractéristiques des liposomes, de manière à les rendre capables d'exercer l'effet thérapeutique recherché.
La recherche dans ce domaine a été et est toujours très intense, 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 ont une structure caractérisée par la présence d'une ou plusieurs doubles couches de lipides amphiphiles. Dans le détail, ces doubles couches sont majoritairement constituées de molécules phospholipidiques : celles de la couche la plus externe sont régulièrement juxtaposées et exposent leur tête polaire (partie hydrophile de la molécule) vers le milieu aqueux qui les entoure ; la queue apolaire (partie hydrophile de la molécule) partie de la molécule) est plutôt tournée vers l'intérieur, où elle s'entrecroise avec celle de la deuxième couche lipidique, qui a une organisation en miroir par rapport à la précédente. Dans la couche interne de phospholipides, en effet, les têtes polaires sont tournées vers le milieu aqueux contenu dans la cavité du liposome.
Grâce à cette structure particulière, les liposomes peuvent rester immergés dans une phase aqueuse, 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 de phospholipides - l'entrée et la sortie de molécules d'eau ou de molécules polaires sont empêchées, isolant efficacement le contenu du liposome (qui ne peut pas être modifié par l'entrée ou la sortie d'eau ou de solutés polaires).
Niosomes
Les niosomes (Liposomes non ioniques) sont des liposomes particuliers dont la structure est différente des liposomes "classiques". En effet, dans les niosomes, les couches phospholipidiques sont remplacées par des lipides amphiphiles synthétiques non ioniques, généralement ajoutés au cholestérol. Les niosomes ont des dimensions inférieures 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 dont sont dotées ces vésicules. Les couches externes ont en effet une affinité remarquable pour les membranes plasmiques, dont la composition est largement similaire (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 véhiculées à l'intérieur des cellules.
Dans le même temps, le liposome peut également incorporer des molécules lipophiles pharmacologiquement actives dans sa bicouche phospholipidique externe.
De plus, comme mentionné, les caractéristiques des liposomes peuvent être améliorées afin d'adapter les vésicules aux besoins les plus variés. Pour ce faire, il est nécessaire d'intervenir en procédant à des modifications structurelles de diverses natures selon l'objectif à atteindre : par exemple, le problème relatif à l'instabilité des phospholipides (forte tendance à l'oxydation), peut être résolu par hydrogénation partielle, addition d'un antioxydant (alpha-tocophérol) ou en recourant à la lyophilisation (proliposomes), qui permet de conserver très longtemps la stabilité des vésicules.
De plus, la bicouche lipidique peut être construite de manière à augmenter la liaison à certains types cellulaires, par exemple par l'intermédiaire d'anticorps, de lipides ou de glucides. De même, l'affinité des liposomes pour un tissu donné peut être modifiée en faisant varier sa composition et sa charge électrique (ajout de stéarylamine ou de phosphatidylsérine pour obtenir des vésicules chargées positivement ; alors qu'avec le dicétyl phosphate, 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 leur surface en conjuguant des molécules de polyéthylène glycol (PEG) à la bicouche lipidique, produisant les soi-disant" Stealth Liposomes ". Un traitement médicamenteux anticancéreux approuvé par la FDA utilise son propres liposomes enrobés de PEG, porteurs de doxorubicine.Comme indiqué ci-dessus, ce revêtement augmente significativement la demi-vie des liposomes, qui se concentrent progressivement dans les cellules cancéreuses imprégnant les capillaires de la tumeur ; ceux-ci, en effet, étant de formation récente, sont plus perméables que ceux des tissus sains, et à ce titre permettent aux liposomes de s'accumuler dans le tissu néoplasique et de libérer les principes actifs toxiques pour les cellules cancéreuses.
Les usages
Utilisations et applications des liposomes
Grâce à leurs caractéristiques et structures particulières, les liposomes sont utilisés dans divers domaines : du médical et pharmaceutique jusqu'au purement cosmétique. En effet, les liposomes ayant une forte affinité pour le stratum corneum, ils sont intensément utilisés dans ce domaine pour favoriser l'absorption cutanée de substances fonctionnelles.
En ce qui concerne les domaines médical et pharmaceutique, en revanche, les liposomes trouvent des applications aussi bien dans les domaines thérapeutiques que diagnostiques.
En particulier, la capacité des liposomes à isoler leur contenu de l'environnement extérieur est particulièrement utile dans le transport de substances sujettes à dégradation (comme par exemple les protéines et les acides nucléiques).
Parallèlement, les liposomes peuvent être exploités afin de réduire la toxicité de certains médicaments : c'est le cas par exemple de la doxorubicine - un médicament anticancéreux indiqué dans le cancer de l'ovaire et de la prostate - qui est encapsulée dans des liposomes à longue circulation. sa pharmacocinétique a été considérablement modifiée, ainsi que le degré d'efficacité et de toxicité.
Classification
Classification et types de liposomes
La classification des liposomes peut être effectuée sur la base de divers critères, tels que : la taille, la structure (nombre de bicouches lipidiques dont le liposome est composé) et le mode de préparation adopté (cette dernière classification ne sera toutefois pas prise en compte au cours de l'article).
Dans ce qui suit, ces classifications et les principaux types de liposomes seront brièvement décrits.
Classification basée sur des critères structurels et dimensionnels
En fonction de la structure et du nombre de bicouches phospholipidiques de chaque vésicule, il est possible de diviser les liposomes en :
Liposomes unilamellaires
Les liposomes unilamellaires sont constitués d'une seule bicouche phospholipidique qui renferme un noyau hydrophile.
Selon leur taille, les liposomes unilamellaires peuvent être classés en :
- Petites vésicules unilamellaires ou SUV (Petites vésicules unilamellaires) dont le diamètre peut varier de 20 nm à 100 nm ;
- Grandes vésicules unilamellaires ou LUV (Grandes vésicules unilamellaires) dont le diamètre peut varier de 100 nm jusqu'à 1 µm ;
- Vésicules unilamellaires géantes ou GUV (Vésicules unilamellaires géantes) dont le diamètre est supérieur à 1 µm.
Liposomes multilamellaires
Liposomes multilamellaires ou MLV (Vésicules multilamellaires) sont plus complexes, car caractérisées par la présence concentrique de différentes couches lipidiques (généralement plus de cinq), séparées les unes des autres par des phases aqueuses (structure pelure d'oignon). En raison de 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 plus grand nombre d'ingrédients actifs à la fois lipophiles et hydrophiles.
Les liposomes dits oligolamellaires ou OLV appartiennent également au groupe des liposomes multilamellaires (OligoVésicules Lamellaires), consistant toujours en une série de doubles couches concentriques de phospholipides, mais en nombre inférieur aux liposomes multilamellaires "propres".
Liposomes multivésiculaires
Liposomes multivésiculaires ou MVV (Vésicules multivésiculaires) se caractérisent par la présence d'une bicouche phospholipidique à l'intérieur de laquelle sont enfermés d'autres liposomes qui, cependant, ne sont pas concentriques comme dans le cas des liposomes multilamellaires.
Autres classements
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 :
- Les liposomes sensibles au PH : ce sont des vésicules qui libèrent leur contenu dans des milieux légèrement acides. En effet, 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, due au tissu nécrotique qui se forme avec la croissance de la tumeur.
- Les liposomes thermosensibles : ils libèrent leur contenu à une température critique (généralement autour de 38-39°C). A cet effet, après l'administration des liposomes, la zone où se trouve la masse tumorale est chauffée, par exemple par ultrasons.
- Immunoliposomes : ils libèrent leur contenu lorsqu'ils entrent en contact avec une cellule qui possède un antigène spécifique.
Avantages et inconvénients
Principaux avantages et inconvénients des liposomes
L'utilisation de liposomes présente un certain nombre d'avantages importants, tels que :
- Les constituants des couches externes de phospholipides sont biocompatibles, de sorte qu'ils ne provoquent pas d'effets toxiques ou allergiques indésirables ;
- Ils sont capables d'incorporer et de véhiculer des molécules à la fois hydrophiles et lipophiles dans les tissus cibles ;
- Les substances véhiculées sont protégées par l'action d'enzymes (protéases, nucléases) ou par des milieux 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, non toxiques et actuellement préparables à grande échelle.
