Les nanoliposomes de rapamycine inversent le vieillissement des cellules du disque intervertébral via les voies mTOR et de l'autophagie

La dégénérescence discale est une cause majeure de lombalgie et de handicap liés à l'âge, et aucun médicament approuvé ne la ralentit. Le noyau gélatineux du disque contient des cellules du nucleus pulposus (NP) qui restent normalement quiescentes, c'est-à-dire qu'elles ne se divisent pas sans être pour autant sénescentes, dans un environnement clos et pauvre en nutriments. Lorsque ces cellules basculent dans la sénescence, elles sécrètent des facteurs inflammatoires tels que l'IL-1β et le TNF-α et accélèrent la dégradation du tissu. Cette étude a testé si la rapamycine, délivrée dans des nanoliposomes, peut maintenir les cellules du NP en quiescence en inhibant mTORC1.

L'équipe a fabriqué des nanoliposomes de rapamycine (rapa-lipos) à partir de rapamycine, du phospholipide DPPC et de tréhalose, par dispersion en film mince, lyophilisation, sonication à sonde et filtration à 0,45 μm. Les particules mesuraient 141 à 165 nm et portaient une charge de surface positive. L'efficacité d'encapsulation était de 80,3 % ± 3,99 % et la charge en médicament de 5,02 % ± 0,25 % (n=3). La libération in vitro s'est poursuivie pendant 28 jours, avec un pic de 9,116 ± 0,396 ppb au jour 1 et un niveau de 7,273 ± 0,208 ppb au jour 28, soit un profil lent et relativement plat.

Pour les expériences cellulaires, des cellules du NP issues de disques caudaux de rats Sprague-Dawley mâles de 8 semaines ont été maintenues en sérum réduit (1 % de SVF) pour modéliser la quiescence, puis soumises à l'IL-1β (10 ng/mL) pendant 7 jours. Les cellules ont reçu des rapa-lipos (rapamycine 50 μg/mL, DPPC 250 μg/mL), des liposomes vides, ou aucun traitement. L'IL-1β a transformé des cellules rondes en cellules élargies et aplaties. Les rapa-lipos ont supprimé ce changement de morphologie, ainsi que l'élévation de la sécrétion d'IL-1β/TNF-α, l'augmentation de l'activité de la β-galactosidase, le dysfonctionnement lysosomal, la hausse de P21/P16 et la baisse de P27. Les mesures comprenaient la coloration β-gal, LysoTracker, la microscopie électronique, l'ELISA, l'EdU, la cytométrie en flux, le Western blot et la qPCR.

Sur le plan mécanistique, les rapa-lipos ont inhibé mTORC1 (mTOR phosphorylé), ce qui a atténué la voie de l'inflammasome NLRP3/Caspase-1 et activé la voie autophagie-lysosome (évaluée via des marqueurs comme LC3B et p62). L'extinction de raptor, composant central de mTORC1, par siRNA a servi à tester si ces effets dépendaient de mTORC1. Ensemble, les données soutiennent un modèle dans lequel l'inhibition de mTORC1 réduit la production inflammatoire et rétablit le nettoyage lysosomal, préservant ainsi la quiescence.

In vivo, des rats mâles de 6 semaines ont reçu des injections discales caudales de 2 μL d'IL-1β (10 ng/mL), avec ou sans 2 μL de rapa-lipos (rapamycine 50 μg/mL), en parallèle de groupes liposomes vides et non traités. Après un mois, la radiographie (n=4), l'IRM pondérée en T2 (n=3), l'histologie à l'hématoxyline-éosine et l'immunofluorescence de l'aggrécane (n=3) ont servi à évaluer les disques. Les auteurs rapportent que les rapa-lipos ont atténué la dégénérescence sur l'ensemble de ces mesures. Les analyses statistiques ont utilisé l'ANOVA et des tests t, avec p<0,05 comme seuil.

Cette approche suggère une façon d'administrer la rapamycine localement au niveau du disque, évitant potentiellement l'exposition systémique d'une prise orale. Les réserves sont importantes : les données sont précliniques, reposent sur de petits effectifs animaux, des jeunes rats mâles en bonne santé, un modèle de lésion aiguë par l'IL-1β plutôt qu'un véritable vieillissement, et un suivi d'un mois. Les tailles d'effet quantitatives n'étaient pas disponibles dans l'extrait fourni, et la sécurité et la posologie chez l'être humain n'ont pas été testées.