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Posté par Isabelle le Jeudi 12/02/2015 à 00:00
Des nano-vecteurs multitâches combinant imagerie et traitement pour les cancers
Des chercheurs de l'Imperial College de Londres et du laboratoire Chimie de la matière condensée de Paris (CNRS/Collège de France/UPMC) (1) ont conçu et élaboré des nanoparticules hybrides d'or et de silice, qui se révèlent être de véritables "couteaux-suisses" thérapeutiques. Testées sur des cellules humaines en culture (La définition que donne l'UNESCO de la culture est la suivante [1] :) et chez la souris (Le terme souris est un nom vernaculaire ambigu qui peut désigner, pour les francophones, avant tout l’espèce commune Mus musculus, connue aussi comme animal de compagnie ou de laboratoire, mais aussi de...), elles permettent de combiner deux modes de traitement des tumeurs et trois techniques d'imagerie (L’imagerie consiste d'abord en la fabrication et le commerce des images physiques qui représentent des êtres ou des choses. La fabrication se...). Elles auraient notamment une capacité de stockage et de transport (Le transport est le fait de porter quelque chose, ou quelqu'un, d'un lieu à un autre, le plus souvent en utilisant des véhicules et des voies de communications (la route, le canal ..). Par assimilation, des...) des médicaments plus importante que les vecteurs actuellement sur le marché, ce qui augure de perspectives intéressantes en cancérologie (L'oncologie ou carcinologie ou cancérologie est la spécialité médicale d'étude, de diagnostic et de traitement des cancers. Un médecin qui pratique...). Ces résultats sont publiés dans la revue PNAS, le 4 février 2015.

Concevoir un outil (Un outil est un objet finalisé utilisé par un être vivant dans le but d'augmenter son efficacité naturelle dans l'action. Cette augmentation se traduit par la simplification des actions entreprises, par une plus grande...) permettant de coupler trois techniques d'imagerie complémentaires (IRM, imagerie par fluorescence (La fluorescence est une émission lumineuse provoquée par diverses formes d'excitation autres que la chaleur. (on parle parfois de « lumière froide »). Elle peut servir à caractériser un matériau.) et un type d'imagerie ultrasonore dite "photo-acoustique") et deux types de traitements (chimiothérapie et thérapie (Une thérapie est un ensemble de mesures appliquées par un thérapeute à une personne souffrant d'un problème de santé, dans le but de l'aider à guérir, de minimiser ou de soulager ses symptômes, ou...) photo-thermique (2)), le tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) dans une sphère (En mathématiques, et plus précisément en géométrie euclidienne, une sphère est une surface constituée de tous les points situés à une...) de 150 nanomètres de diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre et limité par les points du cercle ou de la sphère. Le diamètre...), c'est la prouesse que vient de réussir une équipe internationale de chimistes et de spécialistes d'ingénierie (L'ingénierie désigne l'ensemble des fonctions allant de la conception et des études à la responsabilité de la construction et au contrôle des équipements d'une installation technique ou industrielle.) biomédicale. Pour cela, les chercheurs ont synthétisé des objets hybrides, constitués d'une coque de silice nanoporeuse abritant des nanoparticules d'or aux propriétés exceptionnelles: les clusters d'or.


Schéma et cliché de microscopie électronique d'un "hochet quantique": une enveloppe poreuse de silice (en bleue sur le schéma) est remplie de grelots d'or, le tout à l'échelle nanométrique.
L'or est présent sous deux formes: particules de taille inférieure à 2 nm (clusters) dans les pores qui percent l'enveloppe, et particules plus grosses (7 nm) dans la cavité centrale.
© Mathew Hembury, Ciro Chiappini, Glenna L. Drisko et al., avec l'autorisation de PNAS

Les clusters d'or sont des nanoparticules de petite taille (moins de 2 nanomètres) possédant des propriétés intéressantes (fluorescence, production de chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent : Quelle chaleur !), magnétisme), très différentes de celles de l'or massif (Le mot massif peut être employé comme :) ou même des nanoparticules d'or plus grosses. Toutefois, leur manque de stabilité en milieu aqueux (elles ont tendance à s'agréger pour former des particules plus grosses) a jusqu'à présent empêché leur utilisation en biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant. Prise au sens large de science du vivant, elle recouvre...) et médecine (La médecine (du latin medicus, « qui guérit ») est la science et la pratique (l'art) étudiant l'organisation du corps humain (anatomie), son fonctionnement normal...). En faisant "infuser" des coques en silice poreuses avec des précurseurs d'or, les chercheurs ont réussi à former des clusters d'or dans les pores de l'enveloppe (ce qui les stabilise) et des nanoparticules d'or plus grosses dans la cavité centrale. Cette structure de "hochet quantique" est stable en solution aqueuse, pénètre au c?ur des cellules sans toxicité (La toxicité (du grec τοξικότητα toxikótêta) est la mesure de la capacité d’une substance à...), et préserve les propriétés optiques et magnétiques des clusters d'or, tout en permettant de maximiser leur capacité de stockage de médicament (Un médicament est une substance ou une composition présentée comme possédant des propriétés curatives, préventives ou administrée en vue d'établir...).

L'incorporation d'or, hydrophobe (Un composé est dit hydrophobe (du grec υδρο, hydro = eau, et Φοβοσ, phóbos = peur) ou lipophile quand il est soluble dans les corps gras, mais insoluble dans l'eau.), dans la sphère de silice a permis d'accroître très significativement les capacités de stockage de doxorubicine, un agent anticancéreux (Un anticancéreux est un médicament permettant de lutter contre le cancer) souvent difficile à stabiliser dans ce genre de matrice poreuse. Les chercheurs estiment que, par rapport aux vecteurs actuellement commercialisés (de type liposome (3)), la proportion des molécules qui atteindraient leur cible passerait de 5 % à 95 %. A cette capacité de transport de médicaments s'ajoute un potentiel en thérapie photo-thermique: en effet, lorsqu'elles sont activées par un laser (Un laser est un appareil émettant de la lumière (rayonnement électromagnétique) amplifiée par émission stimulée. Le terme laser provient de l'acronyme anglo-américain « light amplification...) infrarouge (Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde supérieure à celle de la lumière visible mais plus courte...), les particules contenant des clusters d'or émettent une fluorescence infrarouge, mais aussi suffisamment de chaleur pour tuer les cellules cancéreuses: leur température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est...) s'élève ainsi jusqu'à 51°C, ce qui cause leur mort (La mort est l'état définitif d'un organisme biologique qui cesse de vivre (même si on a pu parler de la mort dans un sens cosmique plus...). Chez la souris, cela a permis de réduire de 55 % la masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps à...) tumorale après un seul traitement.

Cette production de chaleur peut être exploitée aussi dans un objectif d'imagerie: elle provoque une dilatation (La dilatation est l'expansion du volume d'un corps occasionné par son réchauffement, généralement imperceptible. Dans le cas d'un gaz, il y a dilatation à pression constante ou maintien du...) transitoire des clusters d'or, ce qui produit des ultrasons, détectables comme lors d'une échographie. Par ailleurs, la fluorescence émise par les particules stimulées au laser traverse (Une traverse est un élément fondamental de la voie ferrée. C'est une pièce posée en travers de la voie, sous les rails, pour en maintenir l'écartement et l'inclinaison, et transmettre au...) les tissus (qui n'absorbent pas les infrarouges de cette longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus éloignées. Lorsque l’objet est filiforme ou en...) d'onde): elle peut donc être mesurée de manière non invasive. Enfin, pour des tailles inférieures à 2 nanomètres, l'or devient magnétique. Il est donc possible d'utiliser les hochets quantiques comme agent de contraste pour l'imagerie par résonance (Lorsqu'on abandonne un système stable préalablement écarté de sa position d'équilibre, il y retourne, généralement à travers des oscillations propres. Celles-ci se produisent à la fréquence propre du système. Si le système n'est pas...) magnétique (IRM). Ces trois méthodes d'imagerie (imagerie par fluorescence infrarouge, imagerie photo-acoustique et IRM) permettent d'observer la tumeur (Le terme tumeur (du latin tumere, enfler) désigne, en médecine, une augmentation de volume d'un tissu, clairement délimitée sans précision de cause.) de manière complémentaire, avec au final de très bonnes résolutions spatiale et temporelle.

Les scientifiques cherchent maintenant à optimiser ces nano-vecteurs. Ils aimeraient "fonctionnaliser" leur surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent abusivement confondu avec...) avec des marqueurs, afin qu'ils reconnaissent et ciblent spécifiquement les cellules cancéreuses. Enfin, ils espèrent parvenir à réduire la taille des particules d'or présentes dans la cavité centrale pour rendre le vecteur (En mathématiques, un vecteur est un élément d'un espace vectoriel, ce qui permet d'effectuer des opérations d'addition et de multiplication par un...) complètement (Le complètement ou complètement automatique, ou encore par anglicisme complétion ou autocomplétion, est une fonctionnalité informatique permettant à l'utilisateur de limiter la quantité d'informations qu'il saisit...) biodégradable.

Notes:

(1) en collaboration avec des collègues de University College London et de Louisiana State University.
(2) un traitement visant à augmenter la température des cellules au-delà du seuil létal.
(3) les liposomes sont des vésicules limitées par une double couche de lipides (comme les cellules vivantes), utilisées comme vecteur pour protéger et transporter dans l'organisme certains médicaments.


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Source: CNRS
 
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