Une nouvelle technologie pour le traitement des complications liées au Covid-19

Au cours d’infections graves, un excès de métaux endogènes se libère dans la circulation sanguine. Ces métaux deviennent alors toxiques pour l’organisme : en nourrissant les pathogènes présents, en favorisant la coagulation et en augmentant encore la réponse du système immunitaire. Mais surtout, ces métaux libérés vont générer un stress oxydant par la formation de radicaux chimiques ; très réactifs ces radicaux ? br?lent ? alors les cellules saines.

Le 5 Mai 2020, la société MexBrain a déposé un nouveau brevet pour le traitement de la septicémie par captation sélective des métaux au moyen d’un dispositif de dialyse associé à un fluide collo?dal.

Cette nouvelle voie thérapeutique est porteuse d’espoir pour les patients atteints de cas graves de COVID-19. Pour ces patients, un emballement immunitaire est souvent observé et le nouveau dispositif médical pourrait juguler cet emballement et limiter les dommages faits aux organes augmentant ainsi les chances de survie des patients. 

Depuis le début de l’épidémie de COVID-19, la société MexBrain, pionnière dans le développement de dispositifs médicaux pour l’extraction métallique, a travaillé pour développer une technologie de purification sanguine de traitement du sepsis et du choc septique. Les cas graves de COVID-19 conduisant les patients en réanimation se caractérisent en effet, généralement, par des états de détresse respiratoire, une défaillance de plusieurs organes et un état de sepsis. Cette nouvelle technologie est récemment arrivée à maturité et a permis le dép?t d’un brevet le 5 mai 2020, en association avec 3 équipes universitaires issues de l’Institut Lumière Matière (iLM, Université Claude Bernard, Lyon 1 / CNRS), de l’?cole Vétérinaire de Lyon et de l’Institut Gustave Roussy de Villejuif. La technologie proposée par la société MexBrain permet de proposer une voie thérapeutique originale pour les patients souffrant de sepsis. Elle s’attaque, en effet, à une cible thérapeutique nouvelle étroitement associée à l’emballement immunitaire lors du phénomène de cascade de cytokines et de défaillance des organes : les métaux.

Outre leur caractère essentiel pour le corps humain, les métaux sont également associés à de nombreuses pathologies lorsqu’ils sont présents de manière incontr?lée au sein du corps humain. Ce point est particulièrement critique lors de l’état septique pour lequel il a été montré que les métaux tels que le fer et le cuivre sont présents à un taux important. Le taux de ferritine étant notamment un marqueur associé aux cas graves de COVID-19 comme cela a été récemment montré par plusieurs études internationales. En particulier, les métaux sont des amplificateurs du stress oxydant responsable de dommages dans l’organisme et associé à la défaillance des organes des patients atteints de sepsis. Ils agissent en effet, comme catalyseurs dans la formation des espèces réactives de l’oxygène responsables du stress oxydant. Ces espèces réactives de l’oxygène sont des molécules caractérisées par une très grande réactivité pouvant entra?ner des dommages irrémédiables aux organes. De plus, le fer est un nutriment essentiel pour les bactéries et la séquestration du fer permettrait de limiter les co-infections bactériennes pour les patients atteints de COVID-19.

Cette approche novatrice est porteuse d’espoir pour les patients en choc septique, elle pourrait permettre la restauration de l’homéostasie métallique et ainsi limiter les dommages aux organes critiques améliorant leur chance de survie.
 

Dispositif médical MexBrain

Depuis plusieurs années, MexBrain et le laboratoire iLM (Université Claude Bernard Lyon 1 - CNRS) collaborent au développement de dispositifs médicaux associant membrane de dialyse et nanotechnologies. En utilisant des fluides de dialyse collo?daux présentant une interaction spécifique avec des petites espèces chimiques (cations métalliques et/ou petites protéines), nous avons pu montrer la faisabilité d’une extraction efficace et s?re de ces espèces cibles du sang, en particulier l’extraction d’oligo-métaux. Cette approche ne nécessite aucune administration spécifique de médicaments dans l’organisme, elle est souple et permet, pour chaque patient, de restaurer les homéostasies vitales. Elle s’adapte sur les dispositifs d’hémodialyse commerciaux.

Sepsis

Le sepsis est défini ? comme un état aigu de dysrégulation de la réponse de l’organisme à une infection (bactérienne, virale, fungique ou parasitaire) entrainant la perte de fonctions des organes et un risque vital pour le patient ?. Les sepsis sont associés à une morbidité et à une mortalité très élevée. L’OMS estime à 30 millions le nombre de personnes atteintes de sepsis chaque année et à près de 6 millions le nombre de décès. Du fait du vieillissement de population et de la plus grande fréquence du sepsis aux ?ges extrêmes de la vie, sa fréquence devrait certainement être amenée à augmenter. Depuis l’arrivée de la pandémie liée au virus COVID-19, ces chiffres risquent d’apparaitre rapidement sous-estimés.
 

Captation métallique et sepsis

• Affamer les agents infectieux : les métaux, le fer en particulier, servent à la bonne multiplication de l’agent pathogène. Un assèchement en cations métalliques disponibles permet d’éviter une prolifération trop grande des agents pathogènes (Y. Xia et al., Medical Hypotheses, 2016). Le corps a déjà développé naturellement ce mécanisme en captant très rapidement le fer via les macrophages en cas d’intoxication. Dans certains cas, ce mécanisme est insuffisant et en cas de réponse inflammatoire systémique, un excès de fer et autres oligo-métaux peut en accélérer encore le processus. Via notre dispositif médical, nous proposons de capter les oligo-métaux pour limiter leur disponibilité pour les agents pathogènes.
   
• Réduire le stress oxydatif : Dans le sepsis, le stress oxydant apparait comme un facteur essentiel du développement d’atteintes cellulaires et de dysfonctions d’organes (S. Islam et al., Journal of Surgical Research, 2016). La présence de métaux peut favoriser un débordement des processus oxydatifs. En présence d’excès de métaux dits de transition comme le fer, cuivre ou manganèse, le peroxyde d’hydrogène peut conduire à la formation permanente de composés radicalaires hydroxyles. Lors du développement d’un sepsis, le déséquilibre de l’état redox va intervenir sur les processus de signalisation ; la mise en jeu d’évènements fatals pour la survie de la cellule survient alors. Via notre dispositif médical, nous proposons de capter les cations métalliques disponibles afin de limiter le stress oxydatif et l’emballement catalytique associé à la présence des cations métalliques de transitions dans la circulation. 

Extraction de cibles moléculaires

A propos de la start up MexBrain

Thomas Brichart, MexBrain

thomas.brichart@mexbrain.com
 

Olivier Tillement, institut Lumière Matière (Université Claude Bernard Lyon 1 / CNRS)