Des chercheurs de l'Institut Butantan ont développé des nanoparticules d'argent très efficaces contre Schistosoma mansoni, le parasite responsable de la schistosomiase, et contre les larves du moustique Aedes aegypti, qui transmet la dengue, le zika et le chikungunya, entre autres arbovirus. Les nanoparticules ont été produites en utilisant le concept de nanotechnologie verte et ont montré des résultats prometteurs lors de tests en laboratoire, sans provoquer de déséquilibre dans l'écosystème aquatique et en préservant la vie des microcrustacés et des poissons.
Les résultats de l'étude ont été publiés dans un article scientifique de la prestigieuse revue internationale Environmental Science: Nano, du groupe britannique Royal Society of Chemistry (RSC). La reconnaissance de l'originalité et du caractère innovant de ce travail s'est également manifestée par l'octroi officiel du brevet du procédé par l'Institut National de la Propriété Industrielle (INPI) à l'Institut Butantan.
Coordonnée par la chercheuse scientifique Ana Olivia de Souza, du Laboratoire de Développement et Innovation (LDI) de l'Institut Butantan, en collaboration avec le chercheur Edison Barbieri, de l'Institut des Pêches de São Paulo, la recherche a été développée par le chercheur Luiz Gustavo Ribeiro pendant son doctorat, avec la participation de spécialistes du Laboratoire de Parasitologie de l'Institut Butantan.
nanotechnologie verte
Dans l’étude de l’Institut Butantan, les chercheurs ont utilisé des composés sécrétés par le champignon Aspergillus tubingensis pour produire et stabiliser des nanoparticules d’argent. L’utilisation de champignons en nanotechnologie est considérée comme une approche innovante et durable, car elle diffère des méthodes chimiques conventionnelles de synthèse de nanoparticules métalliques, qui emploient des réactifs toxiques et génèrent des déchets agressifs pour l’environnement. Les nanoparticules générées à l'Institut Butantan utilisent des substances produites par le champignon lui-même qui réagissent avec les ions argent, qui sont progressivement libérés et sont responsables de l'activité biocide.
« Parmi toutes les espèces de champignons que nous avons évaluées en laboratoire, les nanoparticules obtenues avec des substrats produits par Aspergillus tubingensis étaient celles qui présentaient la plus grande activité biocide et antimicrobienne, combinée à une grande stabilité », explique Ana Olivia de Souza.
Action contre le parasite schistosomiase
L'un des principaux résultats de la recherche a été l'efficacité des nanoparticules d'argent contre Schistosoma mansoni cercariae, le parasite responsable de la schistosomiase, capable d'infecter les humains. À faibles concentrations, le matériau a éliminé 100 % des cercaires après seulement deux heures d’exposition.
Actuellement, la maladie est traitée avec le médicament praziquantel. Le contrôle environnemental de la transmission peut impliquer l'utilisation de molluscicides chimiques pour éliminer les escargots qui agissent comme hôtes intermédiaires du parasite. Cependant, les substances traditionnellement utilisées, comme le niclosamide, peuvent présenter une toxicité pour les poissons, les amphibiens et les invertébrés aquatiques, en plus de leurs coûts élevés et de leur potentiel d'accumulation dans l'environnement.
« Au lieu d'atteindre la population d'escargots et de détruire l'écosystème local, la nanoparticule biogénique a une plus grande sélectivité et élimine directement les cercaires, le maillon infectieux de la chaîne épidémiologique », explique Ana Olivia de Souza.
La proposition des chercheurs de l'Institut Butantan est d'agir directement sur les cercaires, en interrompant le cycle de transmission avant que le parasite puisse infecter une personne. De cette manière, la découverte peut contribuer au développement de nouvelles stratégies de contrôle environnemental de la schistosomiase, sans compter exclusivement sur l’élimination des mollusques hôtes.
L’étude a également évalué l’action des nanoparticules d’argent sur différents stades de développement de l’escargot Biomphalaria glabrata. Les premiers stades embryonnaires ont démontré une sensibilité au matériau, tandis que les individus adultes ont montré une plus grande résistance.
Potentiel de contrôle d’Aedes aegypti
En plus de l'action contre le parasite schistosomiase, les chercheurs ont étudié le potentiel des nanoparticules dans la lutte contre Aedes aegypti, grâce à des tests sur des larves de moustiques au quatrième et dernier stade de développement.
Après 48 heures d'exposition continue à de l'eau contenant les nanoparticules, les chercheurs ont observé une action larvicide progressive, avec des résultats proches de 100 % de létalité. Cette action empêche les larves d’atteindre le stade adulte et, par conséquent, le moustique de terminer son cycle de développement. Le résultat est pertinent compte tenu des enjeux de contrôle du vecteur, notamment en raison de l’émergence de populations résistantes aux insecticides chimiques classiques.
Sélectivité et préservation de l’environnement
L’une des différences entre les nanoparticules réside dans la sélectivité de leur action. Afin d'étudier les impacts environnementaux possibles de l'introduction d'un nouveau biocide dans la nature, les chercheurs ont réalisé des tests écotoxicologiques en partenariat avec l'Institut des pêches de São Paulo.
Pour évaluer ce problème, l’équipe a testé les nanoparticules sur des organismes bioindicateurs standards, tels que le poisson zèbre utilisé comme organisme modèle, sur les microcrustacés Daphnia magna (connu sous le nom de « puce d’eau ») et Cypricercus centrura, et sur des poissons d’eau douce comme le tilapia (Oreochromis niloticus), le lambari (Deuterodon iguape) et l’igname (Geophagus brasiliensis). Par ailleurs, des tests ont été menés sur des organismes côtiers tels que la crevette fantôme (Palaemon pandaliformis).
Les résultats ont montré que les organismes non ciblés étaient significativement moins sensibles aux nanoparticules que les cibles, les cercaires et les larves du moustique A. aegypti. Dans le cas des microcrustacés évalués, par exemple, une concentration du matériel 22 fois supérieure serait nécessaire pour provoquer la mort des organismes par rapport à la concentration nécessaire pour éliminer le parasite schistosomiase.
Cette sélectivité est liée à la couche de biomolécules produite par le champignon, qui recouvre le noyau d'argent et régule la libération progressive des ions métalliques. Ce mécanisme permet de maintenir plus longtemps l’activité biocide, évitant ainsi les pics de toxicité qui pourraient affecter d’autres organismes du milieu aquatique.
« Les biomolécules produites et sécrétées par le champignon Aspergillus tubingensis forment un revêtement autour du noyau d'argent. Cette couche externe fonctionne comme une capsule protectrice qui module lentement et progressivement la libération des ions d'argent, évitant ainsi les pics aigus de toxicité qui affecteraient les poissons et les microcrustacés. C'est précisément ce revêtement qui confère à notre matériau une haute sélectivité par rapport aux organismes cibles », souligne Ana Olivia de Souza.
Stabilité et prochaines étapes
Une autre caractéristique distinctive des nanoparticules d’argent développées à l’Institut Butantan est leur stabilité.
Les chercheurs ont vérifié que le matériau conserve ses caractéristiques physico-chimiques, telles que sa taille et sa morphologie, ainsi que son efficacité biocide après plus de cinq ans à température ambiante. La stabilité a été confirmée par des analyses de diffusion dynamique de la lumière (DLS) et de microscopie électronique à transmission.
L'originalité du processus de production a également été reconnue par l'INPI, qui a accordé à l'Institut Butantan le brevet de la technologie en juillet 2026. La protection de la propriété intellectuelle ouvre des possibilités de partenariats futurs visant au développement industriel et à l'élargissement des applications du matériau.
« Il s'agit d'une technologie et d'une innovation durables qui utilisent la biodiversité brésilienne à un coût viable pour la santé publique, reflétant exactement l'engagement que l'Institut Butantan a maintenu tout au long de ses 125 ans d'histoire : développer une science d'excellence ayant un impact direct sur la vie de la population », conclut la chercheuse Ana Olivia.
