Publié le 10 février 2026 à 14h05. Une nouvelle étude de l’Institut des sciences de Tokyo révèle les raisons pour lesquelles certains médicaments encapsulés dans un polymère biocompatible, le poly(éthylène) glycol (PEG), peuvent être neutralisés par le système immunitaire, ouvrant la voie à des traitements plus efficaces et mieux tolérés.
- Des chercheurs ont utilisé une technique de microscopie de pointe pour mesurer la liaison entre les anticorps et le PEG au niveau moléculaire.
- L’étude démontre que l’hydratation et la structure chimique du PEG influencent fortement sa reconnaissance par le système immunitaire.
- Ces découvertes pourraient permettre de concevoir de nouveaux revêtements médicamenteux qui échappent plus efficacement à la réponse immunitaire.
Depuis des décennies, le poly(éthylène) glycol (PEG) est un outil précieux en médecine. Ce polymère biocompatible est utilisé dans un procédé appelé PEGylation, qui consiste à l’appliquer sur des médicaments afin de les rendre moins détectables par le système immunitaire et de prolonger leur durée de vie dans l’organisme. Souvent considéré comme un matériau « furtif », le PEG est un composant essentiel des systèmes d’administration de médicaments et a joué un rôle clé dans des technologies récentes, notamment les vaccins à ARN messager contre le virus COVID-19.
Cependant, ces dernières années, des scientifiques ont observé que la PEGylation n’était pas infaillible. Plusieurs études ont montré que le PEG pouvait être reconnu par le système immunitaire de certains patients, entraînant la production d’anticorps anti-PEG. Lorsque ces anticorps se lient aux médicaments recouverts de PEG, ils sont éliminés plus rapidement de l’organisme, réduisant ainsi leur efficacité et pouvant, dans certains cas, provoquer des réactions allergiques. Bien que ce problème soit désormais bien connu, les mécanismes précis qui permettent aux anticorps de reconnaître le PEG restaient obscurs, les méthodes de laboratoire conventionnelles étant incapables d’observer les interactions dynamiques, faibles et de courte durée entre un anticorps unique et une chaîne de PEG.
Pour pallier cette lacune, une équipe de recherche dirigée par le professeur agrégé Tomohiro Hayashi du Département de science et d’ingénierie des matériaux de l’Institut des sciences de Tokyo (Science Tokyo), au Japon, a mené une étude approfondie. L’équipe a utilisé la spectroscopie de force à molécule unique basée sur la microscopie à force atomique (AFM-SMFS) pour mesurer directement les forces de liaison intermoléculaires impliquées dans les interactions PEG-anti-PEG. L’AFM-SMFS est un outil puissant qui permet de mesurer les forces à l’échelle moléculaire (de l’ordre des piconewtons) et de caractériser les événements de liaison et de dissociation entre les biomolécules. Les résultats de cette recherche ont été publiés le 2 février 2026 dans le volume 9, numéro 3 de la revue ACS Applied Biomaterials .
Les chercheurs se sont concentrés sur deux types de polymères PEG qui ne diffèrent que par leur groupe chimique terminal : le PEG à terminaison méthoxy (m-PEG), largement utilisé en pharmacie pour sa stabilité chimique, et le PEG à terminaison hydroxy (HO-PEG), qui attire davantage l’eau et est chimiquement réactif. Ils ont également comparé deux types d’anticorps modifiés, représentant différents stades de la réponse immunitaire : un anticorps naïf (générique) et un anticorps spécifique (adapté) au PEG.
Lors de leurs expériences AFM, les chercheurs ont fixé une molécule de PEG à la pointe en porte-à-faux du microscope, ce qui leur a permis de déplacer le polymère en trois dimensions avec une grande précision. En effectuant des mouvements contrôlés, ils ont rapproché la pointe chargée de PEG d’anticorps immobilisés sur un substrat et ont enregistré avec soin les forces exercées sur la pointe lorsque la molécule de PEG était étirée jusqu’à sa rupture. En complément de ces mesures de force, l’équipe a utilisé d’autres méthodes pour évaluer l’état d’hydratation du PEG et son impact sur ses interactions avec les anticorps.
Les résultats ont révélé que le m-PEG se lie plus fortement aux anticorps anti-PEG que le HO-PEG. Cette différence ne tient pas seulement à la chimie, mais aussi à la structure. Les terminaisons hydroxy chimiquement réactives du HO-PEG forment une couche épaisse et fortement hydratée qui agit comme une barrière physique, rendant plus difficile l’accès des anticorps à la chaîne polymère. « Nos analyses fournissent un aperçu au niveau moléculaire de la manière dont la structure des anticorps et l’état d’hydratation du PEG déterminent la liaison, ouvrant la voie à des thérapies PEGylées aux performances améliorées », explique le professeur Hayashi.
En établissant un lien direct entre l’hydratation, la structure moléculaire du PEG et la reconnaissance immunitaire, cette étude offre une compréhension plus approfondie des facteurs qui régissent l’interaction entre les revêtements médicamenteux et le système immunitaire. Au-delà du PEG lui-même, l’approche AFM à molécule unique développée par l’équipe pourrait être utilisée pour évaluer d’autres polymères « furtifs » alternatifs, conclut Hayashi : « Nous espérons que nos résultats fourniront de nouvelles orientations pour la conception de nanomédicaments et de systèmes d’administration de médicaments plus durables et plus sûrs, moins susceptibles d’être éliminés par le système immunitaire. »
- Auteurs :
- Glenn Villena Latag1, Hiroyuki Tahara1, Airi Katas1, Shoichi Maeda1, Yiwei Liu2, Yoshimitsu Kakuta3, Takamasa Teramoto3, Takeshi Mori2* et Tomohiro Hayashi1*
*Auteurs correspondants - Titre :
- Spectroscopie de force à molécule unique basée sur l’AFM des interactions entre anticorps PEG et anti-PEG
- Journal :
- ACS Applied Biomaterials
- Affiliations :
- 1Département de science et d’ingénierie des matériaux, Institut des sciences de Tokyo, Japon
2Département de chimie appliquée, Université de Kyushu, Japon
3Département de biosciences et de biotechnologie, Université de Kyushu, Japon