Traiter le cancer du foie avec des microrobots pilotés par un champ magnétique

Publié par Redbran le 24/02/2024 à 06:00
Source: Université de Montréal
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L'idée d'injecter des robots microscopiques dans la circulation sanguine pour soigner le corps humain n'est pas nouvelle. Ce n'est pas non plus de la science-fiction.

Guidés à l'aide d'un champ magnétique externe, des robots miniatures et biocompatibles, formés de nanoparticules aimantables d'oxyde de fer, peuvent théoriquement aller livrer un médicament de façon très ciblée.


Grâce à la mise au point d'un injecteur pour les microrobots compatible avec l'IRM, les scientifiques ont pu assembler à la demande des "trains de particules", des agrégats de microrobots magnétisables. Crédit: Getty

Jusqu'à présent, un obstacle technique persistait: la force de la gravité de ces microrobots dépasse celle de la force magnétique, ce qui limite leur guidage quand la tumeur est située plus haut que le site d'injection.

Bien que le champ magnétique d'un appareil d'IRM soit élevé, les gradients magnétiques, utilisés pour la navigation des microrobots et pour produire des images, sont plus faibles.

"Pour résoudre ce problème, nous avons conçu un algorithme qui détermine dans quelle position le corps du patient doit se trouver dans l'appareil d'IRM pour tirer avantage de la gravité et la combiner avec la force de navigation magnétique", explique le Dr Gilles Soulez, professeur à l'Université de Montréal et chercheur au Centre de recherche du CHUM.

"Cet effet conjugué facilite le déplacement des microrobots vers les branches artérielles qui vont nourrir la tumeur, dit-il. En faisant varier la direction du champ magnétique, nous pouvons les guider avec précision vers les sites à traiter et préserver ainsi les cellules saines."

Vers plus de précision

Publiée dans la revue Science Robotics, cette preuve de concept pourrait modifier les approches de radiologie interventionnelle utilisées pour traiter les cancers du foie.

Le plus courant d'entre eux, le carcinome hépatocellulaire, est responsable de 700 000 morts par an dans le monde et est souvent traité aujourd'hui par chimioembolisation transartérielle.

Requérant du personnel hautement qualifié, ce traitement invasif consiste à administrer la chimiothérapie directement dans l'artère nourrissant la tumeur hépatique et à en bloquer l'apport en sang à l'aide de microcathéters guidés par rayons X.

"Notre approche de navigation par résonance magnétique pourrait se faire à l'aide d'un cathéter implantable comme ceux employés en chimiothérapie, indique le Dr Soulez. L'autre avantage est que l'IRM permet de mieux visualiser les tumeurs que les rayons X."

Pour cette étude, l'équipe du Dr Soulez a collaboré avec celles de Sylvain Martel (Polytechnique Montréal) et d'Urs O. Häfeli (Université de la Colombie-Britannique). Le premier auteur de l'étude, Ning Li, est postdoctorant au laboratoire du Dr Soulez.

Grâce à la mise au point d'un injecteur pour les microrobots compatible avec l'IRM, les scientifiques ont pu assembler à la demande des "trains de particules", des agrégats de microrobots magnétisables. Dotés d'une plus grande force magnétique, ils sont plus facilement pilotables et repérables sur les images fournies par l'appareil d'IRM.

L'équipe peut ainsi s'assurer non seulement que le train va dans la bonne direction, mais aussi que la dose de médicament est adéquate. Car, à terme, chaque microrobot portera une portion du traitement à administrer. Connaître leur nombre est donc essentiel pour les radiologistes.

Un bon sens de l'orientation

"Nous avons fait des essais sur 12 porcs afin de nous rapprocher au mieux des conditions anatomiques des humains. Cela s'est avéré concluant: les microrobots naviguaient de préférence dans les branches de l'artère hépatique qui étaient ciblées par l'algorithme et parvenaient à destination", mentionne le Dr Soulez.

Son équipe s'est assurée que la localisation de la tumeur dans les différentes parties du foie n'influençait pas l'efficacité d'une telle approche.

"Grâce à un atlas anatomique de foies humains, nous avons pu simuler le pilotage de microrobots sur 19 patients traités par chimioembolisation transartérielle, souligne-t-il. Ils avaient au total une trentaine de tumeurs placées à des endroits différents de leur foie. Dans plus de 95 % des cas, la localisation de la tumeur était compatible avec l'algorithme de navigation pour atteindre la cible tumorale."

Malgré cette avancée scientifique, l'application clinique de cette technologie n'est pas pour demain.

"Il faut d'abord que nous optimisions, grâce à l'intelligence artificielle, la navigation en temps réel des microrobots en détectant leur emplacement dans le foie et aussi d'éventuels blocages des branches de l'artère hépatique nourrissant la tumeur", précise le Dr Soulez.

Les scientifiques devront en outre modéliser le flux sanguin, la position du patient et la direction du champ magnétique à l'aide de logiciels simulant les écoulements des fluides dans les vaisseaux. Cela permettra d'évaluer l'incidence de ces paramètres sur le transport des microrobots jusqu'à la tumeur cible et ainsi d'améliorer la précision de l'approche.

Selon la Société canadienne du cancer, 4700 Canadiens ont reçu un diagnostic de cancer du foie ou des canaux biliaires intrahépatiques en 2023.
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