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Journal Français d'Ophtalmologie
Vol 26, N° 9  - novembre 2003
pp. 981-985
Doi : JFO-11-2003-26-9-0181-5512-101019-ART14
Administration intra-vitréenne de liposomes pour la vectorisation de principes actifs
 
© Masson, Paris, 2003
Tirés à part :
F.Behar-Cohen[1][4] , à l'adresse ci-dessus.

[5] E-mail :behar@idf.inserm.fr

The use of liposomes as intravitreal drug delivery system

R.A.Bejjani[1][4]J.-C.Jeanny[1][4]A.Bochot[1][4]F.Behar-Cohen[1][4]

Liposomes are vesicular lipidic systems allowing encapsulation of drugs. This article reviews the relevant issues in liposome structure (composition and size), and their influence on intravitreal pharmacokinetics.

Liposome-mediated drug delivery to the posterior segment of the eye via intravitreal administration has been addressed by several authors and remains experimental. Liposomes have been used for intravitreal delivery of antibiotics, antivirals, antifungal drugs, antimetabolites, and cyclosporin. Encapsulation of these drugs within liposomes markedly increased their intravitreal half-life, and reduced their retinal toxicity. Liposomes have also shown an attractive potential for retinal gene transfer by intravitreal delivery of plasmids or oligonucleotides.

Liposomes , drug delivery systems , vitreous body , local anti-infective agents , gene transfer techniques

Administration intra-vitréenne de liposomes pour la vectorisation de principes actifs

Les liposomes sont des systèmes lipidiques vésiculaires se prêtant à l'encapsulation de principes actifs. Nous passons en revue différents aspects de la structure des liposomes (taille et composition) affectant leur pharmacocinétique intra-vitréenne. L'administration intra-vitréenne de nombreux principes actifs encapsulés dans des liposomes a été étudiée. Ont été vectorisés des antibiotiques, des antiviraux, des antifongiques, des antimétabolites, et la cyclosporine. La biodisponibilité de ces médicaments s'est trouvée prolongée, et leur toxicité rétinienne réduite. Le potentiel des liposomes intra-vitréens à vectoriser des oligonucléotides et plasmides est aussi prometteur.

Liposomes , systèmes de vectorisation , corps vitréens , agents anti-infectieux locaux , techniques de transfert de gènes
STRUCTURE ET PHARMACOCINÉTIQUE VITRÉENNE

Les liposomes sont des systèmes lipidiques vésiculaires dont le diamètre varie de 50 nanomètres à quelques microns. Ils se prêtent à l'encapsulation de molécules polaires dans leur compartiment aqueux ou de molécules apolaires dans leur compartiment lipidique (ou aussi de molécules dites amphiphiles).

En tant que vecteurs de principes actifs, les liposomes avaient été conçus à l'origine pour la voie intraveineuse, afin d'améliorer la vectorisation de certains médicaments en les protégeant des agressions métaboliques et immunologiques, et en leur permettant de surmonter les barrières membranaires cellulaires [1]. En ophtalmologie, les liposomes ont été administrés par les voies topique, sous-conjonctivale, intra-vitréenne et veineuse [2],[3].

L'utilisation des liposomes par voie intra-vitréenne a été favorisée par le fait qu'ils sont biocompatibles et biodégradables (du fait de leur similarité avec les lipides membranaires cytoplasmiques), et qu'ils sont injectables à l'aide d'aiguilles de diamètre réduit (du fait de leur capacité à être déformés sans rupture) [4],[5].

La structure du liposome encapsulant un principe actif peut influencer la pharmacocinétique vitréenne de ce dernier.

Composition

Les liposomes sont composés de phospholipides (surtout phosphatidylcholine), ou de sphingolipides (moins utilisés), qui forment une bicouche lipidique en milieu aqueux (fig. 1).

Des composants additionnels peuvent être utilisés tels le cholestérol, les lipides chargés, ou la phosphatidyléthanolamine [4]. L'adjonction de cholestérol (jusqu'à 20 à 30 %) [4] semble stabiliser le liposome et en prolonger la durée de vie dans le vitré [6],[7]. Les lipides chargés modifient la charge du liposome, donc l'interaction avec le principe actif plus ou moins chargé [3]. La phosphatidyléthanolamine permet le couplage de ligands à la surface du liposome [4].

Certains médicaments (ganciclovir, tilisolol) semblent pouvoir bénéficier d'une meilleure encapsulation lorsqu'ils sont intégrés dans le liposome sous la forme de prodrogue lipidique [8],[9].

Taille (fig. 2)

Les méthodes de préparation varient et peuvent aboutir à la formation de grandes vésicules multi- ou oligolamellaires (constituées de bicouches lipidiques concentriques alternant avec des compartiments aqueux), ou de vésicules unilamellaires, petites ou grandes. Des liposomes dits multivésiculaires (formés d'un groupe de liposomes unilamellaires, entouré d'une bicouche lipidique externe) ont aussi été utilisés en intra-vitréen [10]. La clairance vitréenne est d'autant plus lente que les liposomes sont grands.

Pharmacocinétique vitréenne

En intra-vitréen, les liposomes avaient été utilisés initialement en 1985, dans le but de diminuer la toxicité vitréo-rétinienne de l'amphotéricine b chez le primate [11]. Depuis, de nombreuses propriétés des liposomes se sont avérées intéressantes pour la vectorisation intra-vitréenne de principes actifs [4],[5],[7]
  • encapsulation de molécules lipophiles, hydrophiles ou amphiphiles, sans en altérer les caractéristiques intrinsèques, et à des concentrations précises pouvant atteindre des valeurs importantes ;
  • protection de la dégradation métabolique de ces molécules ;
  • relargage retardé, donc prolongement de la biodisponibilité du principe actif ;
  • diminution du temps de contact avec la forme libre du médicament, donc effets toxiques locaux rétiniens réduits ;
  • confinement du principe actif au site d'injection, donc amélioration du ciblage tissulaire, et diminution des effets toxiques systémiques.

Il a été démontré que les liposomes ne pénètrent pas les cellules internes de la rétine. Ils se déposent en épirétinien, et ne traversent pas la membrane limitante interne [12],[13]. La clearance des liposomes chargés intacts semble donc peu vraisemblable par voie postérieure (trans-rétinienne). La voie antérieure (chambre postérieure via l'espace annulaire), semble possible du fait du haut poids moléculaire des liposomes [4],[14].

En présence d'inflammation intra-oculaire, la rupture des barrières hémato-oculaires et l'augmentation des flux vitréens entraînent une clearance accélérée des liposomes par l'intermédiaire de la voie antérieure ou par incorporation cellulaire (phagocytes ou cellules du segment postérieur) [4],[13].

C'est en fait sous forme libre que le principe actif diffuse dans les tissus oculaires et est éliminé. Il est libéré par diffusion passive à travers un liposome intact, ou lors de la dégradation du liposome. Quant à la vésicule liposomale, elle serait dégradée par interaction avec les protéines du vitré, ou phagocytée par les hyalocytes [3],[4],[14]. Le devenir des liposomes injectés en intra-vitréen reste en fait peu élucidé à ce jour. Les éventuelles interactions entre les liposomes et l'endothélium cornéen ou le trabeculum, en particulier chez les aphaques, n'ont pas été étudiées ; l'injection intracamérulaire de liposomes chargés en matériel génétique a permis la transfection des cellules cornéennes et du trabeculum sans que n'y soient cependant décelés des effets secondaires liés aux liposomes [15],[16]. Seuls 0,9 % des liposomes injectés en intra-vitréen dans des yeux de lapin aphaques vitrectomisés ont été retrouvés dans les tissus cornéens ; à noter une accélération de la clearance des liposomes dans ces yeux [12].

PRINCIPES ACTIFS VECTORISÉS PAR LES LIPOSOMES

Vectorisation de médicaments anti-infectieux

Par rapport à leur forme libre, l'encapsulation des antibiotiques aminosides (amikacine, gentamycine, tobramycine) [17],[18],[19], quinolone (ciprofloxacine) [20], et clindamycine [6] dans des liposomes entraîne l'augmentation sensible de leur demi-vie vitréenne chez le lapin.

De même l'encapsulation d'antiviraux de type cidofovir [21], ganciclovir [22],[23],[24], trifluridine [24], et trifluorothymidine [10], a prolongé leur demi-vie vitréenne chez le lapin. La trifluorothymidine n'a pas induit de toxicité rétinienne [10]. Une prodrogue lipidique du ganciclovir s'auto-assemblant en liposomes a aussi assuré un prolongement de la demi-vie vitréenne de ce dernier [9].

À noter que les seules trois études (retrouvées par recherche Medline) réalisées chez des patients ayant reçu des liposomes par voie intravitréenne ont porté sur l'utilisation de ganciclovir chez sept patients sidéens [25],[26],[27]. Des taux intravitréens thérapeutiques et efficaces ont été mesurés jusqu'à 14 et 24 jours, et aucune toxicité ni complications rétiniennes n'ont été rapportées. Une de ces études constituait un rapport préliminaire décrivant en plus l'utilisation, couronnée de succès, de liposomes encapsulant des antibiotiques chez deux patients présentant respectivement une rétinochoroïdite toxoplasmique et une endophtalmie présumée à Propionibacterium acne post-extraction de cataracte [27].

Un prolongement de la durée de vie vitréenne a de même été observé pour le fluconazol encapsulé [28] ; à noter toutefois que cette demi-vie prolongée s'est paradoxalement accompagnée d'une moindre efficacité par rapport au fluconazole libre en intra-vitréen dans un modèle d'endophtalmie à Candida chez le lapin [29]. Quant à l'amphotéricine B, sa toxicité a été considérablement réduite après encapsulation liposomale chez le primate et le lapin [11],[30].

Vectorisation de médicaments anti-métabolites et de la cyclosporine

Dans un modèle de prolifération vitréo-rétinienne chez le lapin la daunomycine encapsulée s'est avérée moins toxique et plus efficace que la daunomycine libre [31]. Du fait de la réduction de sa toxicité la cytarabine sous forme vectorisée par liposomes peut aussi être intéressante dans le traitement des maladies oculaires prolifératives [32].

La vectorisation par liposomes du 5-fluorouracil [33],[34], de la 5-fluorouridine [35], de la 5-fluorouridine-5'-monophosphate [36],[37], et du 5-fluorooratate [38] a été aussi utilisée dans le traitement de modèles animaux de prolifération vitréo-rétinienne. Si l'efficacité de ces produits comparée à celle de leur forme libre n'est retrouvée que dans certaines études, [33],[36] les auteurs s'accordent sur leur intérêt en termes de plus longue demi-vie et de moindre toxicité.

La biodisponibilité vitréenne de la cyclosporine chez le lapin s'est trouvée prolongée après encapsulation liposomale, [39] en l'absence de toxicité rétinienne détectable [40].

Vectorisation de fragments de gènes – Les liposomes comme vecteurs non viraux de thérapie génique

Grâce au potentiel qu'ont les liposomes à prolonger le temps de rétention vitréen des oligonucléotides, et surtout à protéger ces derniers de l'activité des nucléases, l'efficacité du transfert d'oligonucléotides s'est avérée très supérieure à celle d'une solution d'oligonucléotides nus [4],[41].

L'administration intravitréenne de plasmides encapsulés dans des liposomes a aussi assuré un transfert efficace de gènes dans les différents tissus oculaires (épithélia cornéen, ciliaire et pigmentaire rétinien, stroma irien, et choroïde) [15], ainsi que, pour des liposomes modifiés (entourés par l'enveloppe du « Hemagglutinating Virus of Japan », dans les photorécepteurs et l'épithélium pigmentaire [42], ou encore un tissu néovasculaire choroïdien [43].

CONCLUSION – PERSPECTIVES

L'injection intravitréenne de liposomes peut entraîner l'apparition d'opacités vitréennes réfringentes, qui ont tendance à s'accumuler en inférieur. Les études réalisées chez l'homme, ont révélé que la diffusion de la préparation liposomale dans le vitré s'accompagne de flou visuel et rend difficile la visualisation du fond d'oeil sur une période de 2-3 semaines [25],[26],[27]. Si il n'a pas été prouvé que la forme liposomale per se pouvait induire une toxicité cristallinienne après injection intra-vitréenne, les phospholipides insaturés pouvant rentrer dans leur composition, et exposés à une peroxydation lipidique, peuvent eux induire une toxicité cristallinienne. En effet, une étude chez le lapin a montré que la péroxydation de phospholipides insaturés provenant de liposomes injectés en intra-vitréen induisait une cataracte sous-capsulaire postérieure [44].

Par voie systémique, peu de produits possèdent aujourd'hui un agrément sous forme liposomale : L'amphotéricine B (Ambisome®, Europe et États-Unis), la daunorubicine (Daunoxome®, États-Unis), et la doxorubicine (Doxil®, États-Unis ; Caelyx®, Europe) [3],[45],[46]. Sachant que l'utilisation des liposomes en ophtalmologie devrait finir par suivre les développements de la voie systémique [2], la vectorisation de principes actifs en intravitréen par des liposomes reste expérimentale.

En plus des défis scientifiques et de méthodologie qui ont tempéré l'enthousiasme initial à l'égard des liposomes, des problèmes technologiques (préparation, stérilisation, conservation) et de stratégie industrielle restent à surmonter [3],[7].

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Illustrations

Figure 1.Schématisation d'un liposome et de principes actifs encapsulés.




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Figure 2.Aspect des liposomes en cryofracture, à différents grossissements.


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