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May 26, 2023

Les tatouages ​​thérapeutiques délivrent des médicaments plus que profonds

Stephanie a rejoint Drug Discovery News en tant que rédactrice adjointe en 2021. Elle a obtenu

Stephanie a rejoint Drug Discovery News en tant que rédactrice adjointe en 2021. Elle a obtenu son doctorat de l'Université de Californie à Los Angeles en 2019 et a écrit pour Discover Magazine,...

Dans tous les coins du monde depuis des milliers d'années, les gens ont décoré leur peau avec des pigments colorés et permanents. Malgré la fréquence des tatouages, les scientifiques en savent encore très peu sur la façon dont ils interagissent avec le corps.

"La plupart des recherches sur la biologie du tatouage sont encore un peu démodées, 'Oh mon Dieu, est-ce cancéreux ? Oh mon Dieu, allez-vous attraper une infection ?'", a déclaré Christopher Lynn, anthropologue médical à l'université. de l'Alabama. "L'idée que le tatouage est cette chose dangereuse n'est pas vraiment attestée par l'hygiène et l'assainissement modernes."

Les tatouages ​​​​sont déjà utilisés en clinique pour marquer l'endroit où les médecins appliqueront les traitements de radiothérapie, pour corriger la décoloration de la peau, pour marquer les tumeurs potentielles ou d'autres pathologies en chirurgie endoscopique et pour appliquer le maquillage permanent (1).

Aujourd'hui, des chercheurs dans des domaines allant du génie chimique et de la dermatologie à l'anthropologie médicale étudient les tatouages ​​non seulement comme étant de nature thérapeutique, mais aussi comme moyen d'améliorer l'administration de médicaments et comme "tatouages ​​intelligents" pour surveiller et diagnostiquer les maladies. Les tatouages ​​sont plus profonds que la peau.

Lorsque deux randonneurs sont tombés sur un corps gelé dans les Alpes italiennes en 1991 dans un ravin rocheux à environ 3 200 mètres d'altitude, ils n'avaient aucune idée qu'ils venaient de découvrir le plus ancien exemple d'humain tatoué à ce jour (2). Affectueusement connue sous le nom d'Ötzi, ou l'homme des glaces, la momie de 5 300 ans a plusieurs tatouages ​​qui décorent son corps. Contrairement aux tatouages ​​​​picturaux populaires aujourd'hui, les tatouages ​​​​d'Ötzi se composent de lignes et de croix, et la plupart se trouvent à des endroits qui auraient été couverts par ses vêtements, comme à la base de sa colonne vertébrale, de ses chevilles et autour de ses genoux. Pour cette raison, les chercheurs émettent l'hypothèse que ses tatouages ​​​​étaient probablement de nature thérapeutique, et le fait que presque tous ses tatouages ​​​​s'alignent avec des points d'acupuncture traditionnels pour soulager la douleur étaye cette théorie (3). Deux autres momies préhistoriques de Sibérie et du Pérou montrent également des traces de tatouages ​​sur des points d'acupuncture communs.

On pense que l'acupuncture est née en Chine en 100 avant notre ère (4). Grâce au processus d'insertion de fines aiguilles dans la peau, un acupuncteur induit un microtraumatisme, qui provoque une réponse inflammatoire localisée pour favoriser la guérison.

Plusieurs groupes autochtones à travers le monde ont des traditions de tatouages ​​​​sur les points d'acupuncture. Lars Krutak, anthropologue du tatouage au Museum of International Folk Art du Nouveau-Mexique, a documenté les pratiques du tatouage médicinal dans plus de 30 cultures, des Ainu au Japon, des Berbères au Maroc, aux Chippewa aux États-Unis et au Canada (2 ). Lorsqu'il a commencé à travailler avec le peuple Yupiget de l'île Saint-Laurent en Alaska, il a remarqué qu'après que les gens aient fait d'importantes victimes de chasse ou lorsqu'ils servaient de porteurs, ils se faisaient tatouer les articulations pour empêcher les esprits des personnes récemment décédées d'entrer dans leur corps.

"Si vous deviez être possédé par l'un de ces esprits puissants, on m'a dit que vous souffririez d'une arthrite extrême et de douleurs intenses dans ces articulations", a déclaré Krutak. "Quand j'ai commencé à aligner ces emplacements de tatouage primaires, j'ai été surpris qu'ils s'alignent avec des points d'acupuncture classiques pour soulager les rhumatismes et l'arthrite dans les articulations primaires."

La pratique du tatouage aux points d'acupuncture se poursuit aujourd'hui dans le monde entier et s'est aventurée dans l'espace professionnel de l'acupuncture. Douglas Wingate, acupuncteur à l'Oregon Health and Science University et tatoueur agréé, a découvert que "le tatouage stimule essentiellement le point d'acupuncture à un degré plus élevé que l'acupuncture standard". Il a découvert que placer un tatouage à un point d'acupuncture équivaut à peu près à dix traitements d'acupuncture sur ce site, ce qui est souvent suffisant pour résoudre la douleur de quelqu'un.

Wingate a découvert que l'acupuncture avec tatouage semble fonctionner mieux chez les personnes souffrant de douleurs chroniques telles que le tatouage de l'oreille pour traiter les personnes souffrant de douleurs à l'épaule ou au dos depuis des décennies. Les patients peuvent choisir le type de tatouage qu'ils souhaitent tant qu'il s'adapte au point d'acupuncture spécifique à traiter. Dans un cas mémorable, un patient est venu à Wingate à la recherche d'un soulagement de maux de tête chroniques. Comme c'était son processus habituel, Wingate a localisé les points d'acupuncture appropriés et a administré le tatouage.

"[Elle] a eu la première période où elle n'a pas eu de maux de tête du tout depuis des années", a déclaré Wingate. Mais ce que la patiente n'a pas dit à Wingate, c'est que ses maux de tête étaient dus à une malformation de Chiari, qui est une affection congénitale douloureuse qui fait sortir une partie du cerveau du bas du crâne. Il peut être traité par chirurgie dans les cas graves.

"Si elle était venue me voir et m'avait dit cela, la conversation que je dois avoir avec quelqu'un est généralement … l'acupuncture et le tatouage ne vont pas changer cela", a déclaré Wingate. "J'ai été très surpris quand elle a eu une réponse aussi positive et qu'elle a pu s'en sortir sans douleur jusqu'à ce qu'elle puisse se faire opérer."

Wingate a connu beaucoup de succès avec ses combinaisons de traitement de tatouage et d'acupuncture, mais il s'intéresse également à l'étude plus formelle de ce phénomène. Pour l'instant, il est ravi de fournir aux gens un beau tatouage et un peu de soulagement.

Bien que de nombreux tatouages ​​médicinaux traditionnels s'alignent sur des points d'acupuncture, tous ne le font pas. Les chercheurs ont constaté que les tatouages ​​peuvent avoir des avantages médicaux qui n'ont rien à voir avec la douleur.

Avant le beau résultat final, les gens doivent passer par le processus indéniablement douloureux de se faire tatouer. Face à une situation stressante comme celle-ci, le corps accélère la production d'hormones de stress et affaiblit le système immunitaire, préparant la réponse de combat ou de fuite. Malgré la douleur et le stress, une fois que les gens se sont fait tatouer leur premier tatouage, beaucoup en redemandent. Comment plusieurs tatouages ​​​​influencent le stress et les réponses immunitaires du corps, cependant, reste une question ouverte.

"Les cultures du monde entier voient le tatouage comme un moyen d'endurcir le corps ou de le rendre plus fort, et je pense à cela de manière très biologique", a déclaré Lynn. "Je veux comprendre comment cette santé se produit… Comment votre pratique culturelle et, ironiquement, cette blessure à votre corps peuvent-elles vous rendre plus sain?"

Pour étudier le lien entre le tatouage et le système immunitaire, Lynn et son équipe ont échantillonné la salive de personnes ayant différents niveaux d'expérience en tatouage (5). Ils ont mesuré le cortisol, un immunosuppresseur, et les niveaux d'anticorps immunoglobulines A (IgA) juste avant et immédiatement après que les gens se soient fait tatouer. Les niveaux de cortisol dans le sang culminent en réponse au stress, ce qui déclenche l'affaiblissement du système immunitaire, indiqué par une baisse des niveaux d'IgA.

Lynn et son équipe ont rapporté que les personnes ayant peu d'expérience en matière de tatouage avaient une diminution des niveaux d'IgA après leurs tatouages, indiquant une suppression du système immunitaire induite par le stress. Cependant, pour les personnes ayant une grande expérience du tatouage, les chercheurs ont constaté une augmentation des niveaux d'IgA immédiatement après le tatouage, ce qui indique qu'il n'y avait pas de suppression immunitaire chez les tatoueurs fréquents.

"Pensez-y en termes d'exercice", a déclaré Lynn. "Nous nous pousserons souvent et nous nous attendrons à ressentir de la douleur ou à avoir mal, et l'idée est de pousser notre corps afin qu'en fin de compte, nous ne le blessions pas continuellement, mais que nous développions nos muscles… et dans le processus, nous 'construire notre système immunitaire."

Lynn et son équipe ont depuis reproduit ces résultats dans une population samoane (6), et ils disposent de données supplémentaires provenant d'une population encore plus importante qui attendent d'être analysées. Lynn prévoit d'évaluer des biomarqueurs immunitaires supplémentaires et des biomarqueurs de santé courants comme le taux de cholestérol dans le contexte du tatouage.

En particulier, lui et son équipe étudient comment les niveaux de ces biomarqueurs changent chez une personne subissant une expérience de tatouage très douloureuse et longue comme le traditionnel pe'a samoan. Ce tatouage utilise la technique de tatouage à la main, qui repose sur des outils portatifs pour percer et transférer l'encre dans la peau. Le tapotement à la main est plus douloureux qu'un tatouage appliqué avec une machine à tatouer électrique typique, et le pe'a peut prendre jusqu'à 20 à 30 heures. Le tatouage final couvre tout le bas du torse et les cuisses.

"Nous essayons de comprendre non seulement l'interrupteur marche-arrêt, mais l'interaction des mécanismes au sein de la physiologie", a déclaré Lynn. Ces grands tatouages ​​traditionnels ont également une signification culturelle importante pour le porteur. Lynn souhaite découvrir comment la signification culturelle d'un tatouage influence la réponse immunitaire d'un individu.

Bien que cela puisse être tentant, Lynn ne recommande pas aux gens de sortir et de se faire tatouer dans le seul but de renforcer leur système immunitaire. Faire de l'exercice et bien manger font très bien la même chose.

"C'est une chose d'aller se faire tatouer parce que c'est cool et que vous aurez une réponse immunitaire. C'en est une autre de se faire tatouer qui dit : 'Je suis au service de ma communauté, et je porte quelque chose que mes ancêtres ont porté pendant au moins 1000 ans. Et c'est extraordinairement visible et très douloureux », a déclaré Lynn. "Il y a un avantage psychologique supplémentaire à cela, et c'est ce que j'essaie de reconstituer maintenant."

La couche dermique de la peau, le derme, réside juste en dessous de la couche épidermique externe et contient des vaisseaux sanguins et lymphatiques ainsi que des follicules pileux et des glandes sudoripares. Lorsqu'un tatoueur pique la peau avec des aiguilles chargées d'encre, les cellules du derme entrent en action.

Une fois que l'encre de tatouage pénètre dans la peau, les macrophages engloutissent les particules de pigment insolubles comme s'ils envahissaient les microbes (7). Lorsque les macrophages contenant des pigments finissent par mourir, ils libèrent les particules de pigment dans le derme et d'autres macrophages les engloutissent. Les scientifiques pensent que ce processus de "capture-libération-recapture" est ce qui conduit à la permanence des tatouages. Mais parfois, les particules de pigment peuvent échapper à la capture et s'infiltrer dans le système lymphatique (8).

"Si vous avez une belle baleine bleue sur votre épaule ou sur votre bras, il est très probable que les ganglions lymphatiques de votre aisselle soient également bleus", a déclaré Ines Schreiver, toxicologue tatoueuse à l'Institut fédéral allemand d'évaluation des risques (BfR).

Mais les macrophages ne sont pas les seules cellules immunitaires de la peau (9). Les kératinocytes, souvent appelés sentinelles cutanées, induisent une réponse inflammatoire lorsque la peau est coupée ou blessée. Des macrophages spécialisés appelés cellules de Langerhans s'interfacent avec le système lymphatique et favorisent une réponse immunitaire dans la peau. La couche dermique contient également de nombreuses cellules présentatrices d'antigènes comme les cellules dendritiques et les cellules T qui sont prêtes à répondre à une menace infectieuse.

L'interaction des pigments de tatouage et de ces cellules immunitaires est normalement bénigne, mais parfois les cellules immunitaires de la peau réagissent de manière excessive et produisent une réaction allergique. Schreiver et son équipe étudient comment différentes particules de pigments dans les encres de tatouage interagissent avec le système immunitaire pour déterminer ce qu'il en est de certains pigments qui provoquent ces réactions.

En utilisant des biopsies cutanées de personnes ayant eu des réactions allergiques à l'encre de tatouage, Schreiver et ses collègues ont remarqué que les pigments rouges et roses vifs constitués de composés azoïques organiques, qui sont des pigments souvent utilisés dans l'industrie du textile et de l'imprimerie, semblent provoquer le plus de réactions allergiques ( dix).

Des recherches antérieures utilisant des patch-tests ont montré que les pigments rouges pourraient ne pas provoquer eux-mêmes ces réactions allergiques, mais dans la peau, ils peuvent se décomposer en métabolites plus petits ou en produits de dégradation susceptibles de déclencher une réponse immunitaire. La lumière UV, par exemple, peut facilement cliver les pigments azoïques en molécules plus petites.

"Il y a maintenant quelques indices, mais pas encore vraiment prouvés, que peut-être les tatouages ​​qui sont plus exposés au soleil sont ceux qui réagissent lorsqu'ils sont rouges", a déclaré Schreiver. Pour mieux comprendre l'interaction entre les cellules immunitaires et les pigments de tatouage, Schreiver et son équipe développent un modèle de peau 3D pour le tatouage (11).

Schreiver et son équipe ont récemment utilisé leur modèle pour comprendre comment les tatouages ​​interagissent avec la lumière UV. Une étude antérieure a rapporté que les souris tatouées avec un pigment noir puis exposées à la lumière UV développaient un cancer de la peau plus lentement que les souris exposées à la lumière UV mais non tatouées (12).

Pour déterminer le mécanisme sous-jacent à cet effet protecteur contre les UV, Schreiver et ses collègues ont testé comment la lumière UV affectait la peau humaine qui avait été tatouée avec des pigments noirs, blancs ou orange (13). À leur grande surprise, les pigments blancs et noirs protégeaient les cellules dermiques du modèle des rayons UV.

"Si vous y réfléchissez, cela semble en fait logique après coup, car tout ce qui se trouve sous cette couche noire et aussi avec d'autres pigments qui absorbent ou diffusent très bien la lumière, ils ont protégé les cellules sous-jacentes", a déclaré Schreiver.

Elle et son équipe ajoutent maintenant des composants supplémentaires à leurs modèles de peau 3D tels que des macrophages pour se rapprocher le plus possible de la peau humaine et mieux comprendre comment les pigments de tatouage interagissent avec la peau humaine.

Alors que certains pigments de tatouage provoquent une réaction allergique, les chercheurs se sont demandé s'ils pouvaient faire pencher la balance immunitaire dans la direction opposée et utiliser le tatouage comme mode de vaccination. Avec la composition unique de cellules immunitaires de la peau, c'est un excellent endroit pour monter une réponse immunitaire à multiples facettes d'anticorps et de cellules immunitaires (14). En capitalisant sur cela, les chercheurs ont développé plusieurs méthodes pour cibler les cellules immunitaires de la peau, y compris un pistolet génétique (qui tire des particules d'or recouvertes d'ADN et a été développé à l'origine pour modifier génétiquement les plantes), des micro-aiguilles, un injecteur à jet (un jet à haute pression de liquide contenant des composants de vaccin) et une machine à tatouer (15).

Les chercheurs ont principalement étudié le potentiel de la vaccination basée sur le tatouage dans le contexte des vaccins à ADN, car les vaccins à ADN administrés via la peau induisent généralement une réponse immunitaire plus forte que les vaccins injectés dans le muscle. Bien qu'il existe plusieurs vaccins à ADN en cours d'essais cliniques pour le VIH, le virus du papillome humain (VPH), la fièvre Zika et le cancer, le seul vaccin à ADN approuvé pour un usage humain à ce jour est le vaccin à ADN ZyCoV-D de l'Inde contre le SRAS-CoV-2.

Dans une étude comparant la vaccination intramusculaire à la vaccination basée sur le tatouage, les chercheurs ont découvert que la stratégie de délivrance du tatouage entraînait une réponse plus rapide des lymphocytes T au VPH et une protection contre une provocation par le virus de la grippe (16). Plus de lymphocytes T ont rencontré l'antigène du vaccin via le tatouage que lorsque le même vaccin a été administré via une injection standard dans le muscle.

"Les gens étudient la livraison de tatouage comme un moyen de délivrer plus d'ADN sur de plus grandes surfaces", a déclaré David Weiner, expert en vaccins à ADN à l'Institut Wistar. La livraison de tatouage "peut couvrir de plus grandes surfaces de la peau, et vous pouvez donc livrer beaucoup plus de produit".

Samir Arbache, dermatologue à l'Université fédérale de São Paulo, utilise des machines à tatouer pour traiter diverses affections dermatologiques, notamment l'alopécie et l'hypomélanose idiopathique en gouttes, une maladie qui provoque la perte de pigmentation des taches sur la peau (17). Arbache a lancé la société Traderm, qui commercialise des fournitures médicales pour le tatouage, et jusqu'à présent, il a formé plus de 2 000 médecins à l'utilisation des machines à tatouer pour l'administration de médicaments et la vaccination.

"L'avenir, c'est la vaccination", a déclaré Arbache. L'administration de vaccins par tatouage "devient très populaire [au Brésil]. Plusieurs médecins ont commencé des essais cliniques, et nous devons passer du temps [avec] des groupes de réglementation", a-t-il ajouté.

Après que Carson Bruns, ingénieur chimiste à l'Université du Colorado à Boulder, ait obtenu son premier tatouage à 19 ans, il est rapidement devenu un fan d'art corporel. Mais il n'a pas épousé l'ingénierie et les tatouages ​​jusqu'à ce qu'il commence ses recherches en tant que chimiste construisant des machines moléculaires à changement de couleur.

"Je viens d'avoir cette idée que peut-être certains des composés de changement de couleur avec lesquels j'avais l'habitude de travailler pourraient être échangés contre les colorants utilisés dans les pigments de tatouage normaux", a déclaré Bruns. "Quand j'ai commencé à travailler dessus et que j'ai commencé mon laboratoire, nous avons rapidement réalisé qu'il y avait probablement aussi beaucoup d'applications biomédicales de cette idée."

Bruns et son équipe ont commencé par concevoir ce qu'ils ont appelé des "taches de rousseur solaires", qui sont de petits points tatoués contenant un pigment qui change de couleur en réponse à la lumière UV (18). Ces points pourraient indiquer au porteur quand il est temps d'appliquer plus de crème solaire. Les tatouages ​​​​de taches de rousseur solaires ont bien fonctionné lorsque les chercheurs les ont testés sur de la peau de porc mort, mais ils voulaient voir si cela fonctionnerait chez l'homme. Bruns s'est porté volontaire.

"C'était vraiment excitant. J'étais très excité quand je l'ai testé pour la première fois sur ma peau et j'ai vu le tatouage changer de couleur", a déclaré Bruns.

Bruns a maintenant développé l'idée des taches de rousseur solaires pour concevoir un autre capteur, dans ce cas pour mesurer l'exposition aux rayonnements de haute énergie (19). Ces capteurs seraient utiles aux personnes susceptibles d'être exposées aux radiations, comme les astronautes dans l'espace, les marins des sous-marins nucléaires et les personnes subissant une radiothérapie pour un cancer.

"La chose sur laquelle nous avons travaillé le plus dur est un tatouage anti-UV", a déclaré Bruns. "Ce que nous faisons actuellement, c'est développer une encre de tatouage complètement invisible. Ainsi, cela ne changera pas la couleur de votre peau, mais vous obtiendrez ce tatouage partout où votre peau est fréquemment exposée au soleil."

Parce que la plupart des cancers de la peau se produisent sur le visage et les mains, Bruns suggère que les gens pourraient se faire tatouer dans ces zones, et le tatouage agirait comme un écran solaire permanent. Mais les gens hésiteront probablement à tatouer tout leur visage.

"Nous considérons que le principal obstacle à l'adoption de cette technologie est le principal obstacle à l'adoption de cette technologie si elle devient disponible. Ce n'est ni très amusant ni facile de se faire tatouer tout le visage, nous travaillons donc également sur de nouvelles méthodes de tatouage qui sont beaucoup plus rapides et moins douloureuses. . Nous voulons rendre le tatouage plus efficace afin que de tels traitements ne semblent pas si effrayants », a déclaré Bruns.

Alors que Bruns utilise les tatouages ​​comme interfaces entre le corps et l'environnement, Ali Yetisen, ingénieur chimiste à l'Imperial College de Londres, conçoit des tatouages ​​qui détectent le fonctionnement interne du corps humain. Yetisen et son équipe ont utilisé les réactions de changement de couleur existantes et les ont modifiées pour produire des encres de tatouage qui changent de couleur en réponse aux changements du liquide interstitiel, le liquide qui transfère les nutriments et les déchets entre les capillaires et les cellules.

"Nous avons développé des capteurs à base d'électrolytes. Ainsi, ceux-ci sont basés sur le sodium, le potassium, le calcium, le magnésium et le zinc", a déclaré Yetisen. En surveillant ces biomarqueurs, les capteurs de tatouage pourraient informer les gens sur leur fonction hépatique et rénale ou s'ils ont un déséquilibre d'hydratation (20). "Par exemple, si vous faites de l'exercice, vos niveaux d'électrolytes peuvent changer dans le sang", a-t-il ajouté.

Il y a encore des obstacles importants. L'un est de savoir comment inverser le capteur afin qu'une fois qu'il réagit à un stimulus dans le corps, il puisse se réinitialiser et être prêt à réagir à nouveau. Une seconde est de savoir comment implanter les capteurs pour les rendre aussi biocompatibles que possible. Bien que toutes leurs recherches sur les capteurs de tatouage aient eu lieu sur des animaux, Yetisen et son équipe prévoient de commencer des tests sur des humains plus tard cette année.

Comme Bruns, Yetisen sait que l'acceptation par les utilisateurs sera un obstacle majeur à la faisabilité de ses capteurs de tatouage.

"Peut-être que [pour] des maladies chroniques telles que le diabète, cela peut être utile, mais si quelqu'un devait l'utiliser pendant quelques semaines, ce n'est peut-être pas la meilleure approche", a-t-il déclaré. Étant donné que ces tatouages ​​rempliraient une fonction médicale plus qu'artistique, Yetisen espère que les personnes appartenant à des cultures qui peuvent avoir une stigmatisation contre le tatouage auront une perspective différente sur ces tatouages ​​basés sur des capteurs.

Bruns et Yetisen considèrent tous deux les capteurs basés sur le tatouage comme un terrain d'entente important entre les capteurs portables et la chirurgie. Alors que la chirurgie résout souvent un problème de façon permanente, elle est invasive. Les vêtements portables sont pratiques et peuvent être enfilés et retirés, mais ils peuvent causer des malaises tels que des affections cutanées comme la dermatite atopique. Et les appareils qui reposent dans la peau mais qui sont ouverts à l'environnement extérieur présentent un risque d'infection.

"Ce qui m'excite, c'est de penser aux types de technologies que nous pouvons implanter dans le corps en tatouant afin d'éviter une intervention plus invasive comme la chirurgie", a déclaré Bruns.

Yetisen a fait écho à ce même sentiment. Il y voit des capteurs tatoués prolongement des sens humains.

"Nos corps ont évolué au fil des siècles maintenant, et pour [atteindre] le niveau suivant, il va falloir intégrer de nouveaux types de matériaux, y compris des technologies électroniques à l'intérieur de la peau pour créer de nouveaux sens qui peuvent transcender la capacité d'un humain conventionnel », a-t-il dit.

Des tatouages ​​aux lignes délicates d'Ötzi aux capteurs tatoués de nouvelle génération, les tatouages ​​font partie de l'existence humaine depuis le début et seront probablement avec nous longtemps dans le futur, améliorant la santé humaine et racontant une histoire aux couleurs vives.

Stephanie a rejoint Drug Discovery News en tant que rédactrice adjointe en 2021. Elle a obtenu son doctorat de l'Université de Californie à Los Angeles en 2019 et a écrit pour Discover Magazine,...

Octobre 2022