Une nanothérapie contre le cancer du sein basée sur l`ablation

Mission pour la Science et la Technologie de l’Ambassade de France aux Etats-Unis
Une nanothérapie contre le cancer du sein basée sur l’ablation
thermique des tumeurs
Publié le vendredi 27 janvier 2012
Voir en ligne : https://www.france-science.org/Une-nanotherapie-contre-le-cancer.html
Encore une belle avancée dans le domaine des nanotechnologies appliquées à la médecine. Une équipe du
Methodist Hospital Research Institute a démontré récemment une nouvelle méthode très prometteuse pour la
lutte contre le cancer.
Le cancer reste une des causes majeures de décès dans le monde malgré les efforts importants de la
recherche médicale pour y remédier. Cette maladie est caractérisée par une prolifération cellulaire anormale
de cellules ayant subi de multiples altérations génétiques, et qui échappent au contrôle de l’organisme. Ces
mutations initient la tumeur, sa progression puis l’apparition de métastases (c’est-à-dire des cellules de la
tumeur qui s’en détachent et migrent vers d’autres organes via la voie sanguine). Les études pour le
traitement du cancer ont donc deux objectifs : d’une part la détection des cellules cancéreuses afin de
diagnostiquer le plus tôt possible l’apparition des tumeurs, et d’autre part la destruction de celles-ci.
Limites des traitements actuels du cancer et potentiel des nanotechnologies pour les futures thérapies
Les traitements actuels n’interviennent qu’à un stade avancé de la maladie, et se font de manière
macroscopique, par chirurgie, irradiation et/ou chimiothérapie. Cependant, ces traitements provoquent aussi la
destruction de cellules saines et engendrent ainsi de nombreux effets secondaires. Depuis l’avènement des
nanosciences, de nouvelles voies s’ouvrent vers des traitements mieux adaptés, plus ciblés et personnalisés.
En effet, grâce à leur taille nanométrique, les nanoparticules sont capables de traverser les membranes
cellulaires sans provoquer de réponse immunitaire de l’organisme, et peuvent donc amener une action
spécifique au sein de celles-ci. Les chercheurs et industriels tentent ainsi de fabriquer des nanoparticules
fonctionnalisées de telle sorte qu’elles soient capables de se fixer aux cellules cancéreuses uniquement. Elles
peuvent alors être utilisées comme agents de contraste pour révéler ces cellules, ou comme vecteur de
médicaments. Les nanotechnologies portent donc les espoirs de permettre une détection précoce et un
traitement ciblé efficace des cellules cancéreuses.
Pour l’instant, la plupart des méthodes d’administration ciblée de médicaments récemment développées ne
sont efficaces que chez certains patients. Ceci est dû au fait qu’il existe plusieurs voies de transduction du
signal déterminant le sort d’une cellule, si bien qu’il est quasiment impossible de traiter un cancer par un seul
agent thérapeutique . Ainsi beaucoup de patients résistent à ces nouveaux traitements ciblés, à cause
d’altérations génétiques et épigénétiques supplémentaires.
Présentation de la thérapie par ablation thermique
La méthode thérapeutique proposée par Haifa Shen, chercheur au "Methodist Hospital Research Institute
Department of Nanomedicine" et son équipe, présente l’avantage de tuer l’ensemble des cellules cancéreuses
sans entraîner de résistance de la tumeur au traitement, et indépendamment de l’histoire génétique de ces
cellules. Ainsi elle est adaptée à tous types de patients victimes de cancers.

Image (en fausses couleurs) de l’assemblage de silicone poreux/nanoparticules d’or creuses. Le
silicone poreux s’attache spécifiquement aux cellules cancéreuses, et y déverse les nanoparticules
d’or contenues dans ses pores. Soumises à un laser infrarouge adapté, ces dernières sont capables
de bruler les tissus environnants par effet photo-thermique.
Crédits : Methodist Hospital Research Institute of Houston
La méthode consiste à cibler puis à bruler les cellules cancéreuses. Pour cela, les chercheurs utilisent des
nanoparticules d’or, qui sont capables de générer de la chaleur lorsqu’elles sont irradiées avec un laser
infrarouge (effet photo-thermique), ce qui provoque la mort des cellules environnantes. Les études portant sur
l’utilisation des nanoparticules d’or pour le traitement du cancer par ablation thermique sont actuellement
nombreuses, mais l’efficacité des traitements jusqu’à ce jour n’est pas bonne. En effet, la distribution des
nanoparticules dans le corps n’est pas assez efficace, si bien qu’il en faut une quantité bien trop importante
pour obtenir une accumulation suffisante dans la tumeur, et pouvoir ainsi la détruire. Pour cette raison, ces
traitements ne sont pas envisageables cliniquement.
Un assemblage astucieux pour une meilleure absorption
La technologie utilisée par Shen et ses collègues a été développée par Mauro Ferrari, docteur et président de
l’institut de recherche du Methodist Hospital, et profite d’une absorption plus efficace de l’énergie émise par le
laser grâce à un assemblage astucieux de nanoparticules. Ils utilisent des nanoparticules de silicium poreux
dont la taille est de l’ordre de quelques centaines de nanomètres, et qui servent de vecteur. Au sein de leurs
pores sont ajoutées des nanoparticules d’or creuses plus petites, et fonctionnalisées pour le traitement. Ainsi,
les nanoparticules de silicium poreux s’intègrent dans les membranes des cellules, et libèrent les
nanoparticules d’or directement dans les cellules ciblées. Ces dernières ont une double action : d’une part,
elles brûlent les cellules environnantes par absorption du rayonnement laser adéquat, et d’autre part, elles
peuvent aussi libérer dans le même temps des médicaments préalablement incorporés dans leur cavité.
Un gros intérêt de cet assemblage est qu’il est deux fois plus efficace pour conduire la chaleur que les
nanoparticules d’or seules : en l’espace de 7min, le réchauffement atteint est de 20 degrés dans la solution
environnante. Une explication proposée par Shen et son équipe serait l’établissement d’un couplage
électromagnétique des particules d’or au sein du silicium poreux, rendu possible par la proximité des
particules entre elles. De plus, le pic d’absorption de l’assemblage Silicium poreux/nanoparticules d’or
creuses, par rapport à celui des nanoparticules d’or isolées, est décalé vers de plus grandes longueurs
d’onde, ce qui permet d’atteindre des profondeurs plus importantes dans les tissus.
La technique a été testée avec succès sur des cellules cancéreuses de souris et d’humain in vitro, ainsi que
sur des cellules cancéreuses de souris in vivo.
Perspectives futures
Le potentiel de cette technologie est énorme pour les futures applications cliniques. Les études en cours
concernent maintenant la maîtrise des caractéristiques des assemblages réalisés de silicone
poreux/nanoparticules d’or creuses. En effet, la forme et la taille des particules de silicone et d’or, ainsi que la
chimie de leur surface sont des paramètres cruciaux qui déterminent la capacité de l’assemblage à se fixer
spécifiquement sur les cellules cancéreuses voulues.
Tous ces paramètres doivent pouvoir être adaptés au cas par cas. Par exemple, la longueur d’onde du laser
dépend de la localisation de la tumeur dans le corps. Et l’assemblage doit avoir les propriétés d’absorption
correspondant à cette longueur d’onde, lesquelles sont fortement dépendantes de la distance inter-particulaire
des nanoparticules d’or.

Par ailleurs, il reste à étudier la toxicité possible de l’injection de ces nanoparticules pour l’organisme, en
fonction des dosages utilisés et de leur évolution dans le corps. Cette mission doit se faire en collaboration
avec le Nanotechnology Characterization Laboratory (NCL), dont le rôle est de classer les nanoparticules,
leurs propriétés et leurs effets. Ensuite, la Food and Drug Administration (FDA) doit déterminer les conditions
de mises sur le marché des nouveaux médicaments.
Sources :
- Entretien avec Haifa Shen, professeur et chercheur au "Methodist Hospital Research Institute Department of
Nanomedicine", Houston - 24 janvier 2012
- Article du site nanowerk : http://www.nanowerk.com/news/newsid=23989.php
Pour en savoir plus, contacts :
- Article paru dans "Advanced Healthcare Materials" :
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adhm.201290005/abstract
;jsessionid=13DD0E4EA5CA1558D1AC28CA0CD7200D.d03t03
- Site du Methodist Hospital of Houston Research Institute : http://www.methodisthealth.com/TMHRI
- BE Etats-Unis 196 du 19/02/2010 : Nanotechnologies et médecine : une union prometteuse dans la lutte
contre le cancer : http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/62322.htm
- BE Etats-Unis 257 du 02/09/2011 : Nanomédecine : la révolution dans les sciences médicales :
http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/67585.htm
- Site du Nanotechnology Characterization Laboratory : http://ncl.cancer.gov/
- Site de la Food and Drug Administration : http://www.fda.gov/
Code brève
ADIT : 68933
Rédacteurs :
Catherine Marais, [email protected]