L'antimatière contre le cancer
Publié par Michel le 07/11/2006 à 00:00
Source et illustration: Copyright CERN
Au CERN, une expérience inédite, susceptible de trouver des applications dans le traitement du cancer, a donné ses premiers résultats: les antiprotons sont quatre fois plus efficaces que les protons pour irradier les cellules.


De gauche à droite: Michael Holzscheiter avec ses collaborateurs
Niels Bassler et Helge Knudsen devant l'expérience ACE.
Le faisceau de particules pénètre dans un tube de cellules au coeur d'un récipient
contenant une solution de glycérol et d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.)

ACE (Antiproton Cell Experiment), également connue sous le nom d'AD-4, est une petite expérience dont les retombées pourraient s'avérer gigantesques. Son appareillage, qui ressemble à un petit aquarium, ne laisse pourtant pas présager qu'elle va déterminer si l'antimatière (L'antimatière est l'ensemble des antiparticules des particules composant la matière classique — celle dont est faite la Terre. Le préfixe « anti- » signifie que l'antimatière est...) pourrait être utilisée pour traiter le cancer (Le cancer est une maladie caractérisée par une prolifération cellulaire anormalement importante au sein d'un tissu normal de l'organisme, de telle manière que la...).

L'expérience ACE, lancée en 2003, est la première à étudier les effets biologiques des antiprotons. Elle rassemble des spécialistes de la physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la physique...), la biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant. Prise au sens large de science du vivant, elle recouvre une partie des...) et la 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 (physiologie), et cherchant à restaurer...), provenant de dix instituts du monde (Le mot monde peut désigner :) entier. L'équipe a publié récemment ses premiers résultats et certaines de ses découvertes sont impressionnantes.

Actuellement, les traitements faisant intervenir des faisceaux de particules utilisent en général des protons pour détruire les cellules tumorales d'un patient (Dans le domaine de la médecine, le terme patient désigne couramment une personne recevant une attention médicale ou à qui est prodigué un soin.). Lorsqu'un faisceau de particules lourdes et chargées pénètre dans le corps humain (Le corps humain est la structure physique d'une personne.), il cause très peu de dommage aux tissus en début de parcours. C'est seulement dans le dernier millimètre du trajet, lorsque, après avoir progressivement ralenti, il s'arrête subitement à une profondeur précise (fonction de son énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) initiale), qu'il entraîne une lésion importante. "Un peu comme une voiture qui roulerait doucement, puis freinerait brutalement une fois arrivée au stop", explique Michael Doser du CERN, l'un des collaborateurs d'ACE.

L'expérience a mis à l'épreuve le principe d'un traitement utilisant des antiprotons comme variante en comparant directement l'efficacité d'une irradiation (En physique nucléaire, l'irradiation désigne l'action d'exposer (volontairement ou accidentellement) un organisme, une substance, d'un corps à un flux de rayonnements ionisants : rayons alpha,...) cellulaire avec des protons et avec des antiprotons. Pour simuler une coupe transversale de tissu dans un corps humain, des tubes ont été remplis de cellules vivantes de hamster en suspension ( Le fait de suspendre des particules En chimie, la suspension désigne une dispersion de particule. En géomorphologie, la suspension est un mode de transport des sédiments. Le fait de suspendre un objet En...) dans de la gélatine. Les scientifiques ont irradié l'une des extrémités du tube à l'aide d'un faisceau tantôt de protons et tantôt d'antiprotons, ayant une portée de 2 cm dans l'eau, et évalué la proportion de cellules encore en vie (La vie est le nom donné :) après irradiation en fonction de la profondeur dans la cible.

La comparaison des effets des faisceaux de protons et d'antiprotons entraînant des lésions identiques à l'entrée de la cible a montré que les dommages aux cellules situées à la fin du trajet du faisceau étaient quatre fois supérieurs avec le faisceau d'antiprotons.

Michael Holzscheiter, porte-parole de l'expérience ACE, explique la portée de cette découverte: "Pour obtenir le même degré (Le mot degré a plusieurs significations, il est notamment employé dans les domaines suivants :) de dommage dans les cellules de la zone visée, il faut quatre fois moins d'antiprotons que de protons. L'utilisation des antiprotons réduirait sensiblement les dommages aux cellules le long du trajet suivi par le faisceau. Comme ils ont une capacité inégalée à préserver les tissus sains, les antiprotons pourraient s'avérer particulièrement utiles dans le traitement des récidives cancéreuses où cette caractéristique est essentielle".

Les antiprotons sont des particules d'antimatière. Ils doivent être produits en petites quantités dans un laboratoire à l'aide d'un accélérateur de particules (Les accélérateurs de particules sont des instruments qui utilisent des champs électriques et/ou magnétiques pour amener des particules chargées électriquement à des vitesses...). "Le CERN est le seul endroit du monde où l'on peut disposer d'un faisceau d'antiprotons de qualité, ayant une énergie suffisamment basse. Sans le décélérateur d'antiprotons du CERN, ces expériences n'auraient pas vu le jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par rapport à minuit heure...)", indique Niels Bassler, autre porte-parole d'ACE. Lorsque des particules de matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état gazeux. La matière occupe de...) et d'antimatière se rencontrent, elles s'annihilent, transformant ainsi leur 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 la force de gravitation (la masse grave). Ces...) en énergie. ACE se sert de cette propriété, car l'antiproton pourrait s'annihiler avec une partie du noyau d'un atome (Un atome (grec ancien ἄτομος [atomos], « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant...) de cellule cancéreuse. Les fragments produits par l'énergie émise lors de l'annihilation seraient projetés sur des cellules cancéreuses voisines, détruites à leur tour.

D'autres essais sont en cours afin d'irradier des cellules plus profondes (à environ 15 cm de la surface). Des expériences destinées à comparer l'efficacité des antiprotons avec un autre type de traitement utilisant des ions carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C, de numéro atomique 6 et de masse atomique 12,0107.) commenceront le mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps arbitraire.) prochain, au GSI (Gesellschaft für Schwerionenforschung), en Allemagne.

"A première vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.), les antiprotons semblaient des candidats peu probables pour le traitement du cancer. Pourtant, nos résultats montrent que ces particules d'antimatière offrent les avantages tant de la 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...) par les protons que de celle par les ions carbone. Elles permettraient d'améliorer l'efficacité de la radiothérapie (La radiothérapie est une méthode de traitement locorégional des cancers, utilisant des radiations pour détruire les cellules cancéreuses en bloquant leur...)", explique Michael Holzscheiter.

D'autres tests sont prévus pour évaluer pleinement l'efficacité et l'opportunité des antiprotons pour le traitement du cancer et s'assurer qu'ils entraînent moins de lésions des tissus sains que d'autres méthodes. Une attention particulière sera accordée à l'étude d'éventuelles séquelles dues à l'irradiation. C'est un aspect important, dans la mesure où les antiprotons créent un champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) de rayonnements particulièrement complexe et des particules secondaires de portées très diverses dans les tissus.

ACE est un merveilleux exemple de l'utilisation de la recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances...) en physique des particules (La physique des particules est la branche de la physique qui étudie les constituants élémentaires de la matière et les rayonnements, ainsi que leurs interactions. On l'appelle aussi physique des...) pour trouver des solutions novatrices en médecine. Toutefois, la procédure de validation de tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) nouveau traitement médical est longue. Si tout va bien, la première application clinique verra le jour d'ici à une dizaine d'années.

Le saviez-vous?

Le traitement du cancer par faisceaux de particules a été proposé en 1946 dans un article fondateur de R.R. Wilson ('Radiological Use of Fast Protons'). Cet article montrait que les protons et d'autres particules chargées lourdes possèdent une propriété unique, le "profil de dose inversé": en entrant dans un corps humain, ils abandonnent l'essentiel de leur énergie à une profondeur déterminée par l'énergie initiale des particules. D'où une diminution importante de l'énergie déposée dans le tissu sain situé en amont de 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.) visée par rapport à la radiothérapie classique par rayon X (Les rayons X sont une forme de rayonnement électromagnétique à haute fréquence dont la longueur d'onde est comprise approximativement entre 5 picomètres et 10 nanomètres....). Lorsque les particules s'arrêtent, aucune énergie n'est déposée au-delà de la cible. Cet article et les travaux expérimentaux qui ont suivi au Laboratoire Lawrence de Berkeley ont conduit au développement du traitement du cancer par les protons et, plus récemment, par les ions carbone, ainsi qu'à la création d'une quarantaine (La quarantaine (venant de l'italien : quaranta giorni, qui signifie 40 jours, ou bien du français : quarantaine de jours) est le fait de mettre à...) de centres dans le monde qui, à ce jour, ont traité environ 50000 patients.

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