Cela ressemble à une scène d'un roman de science-fiction - une armée de minuscules robots armés voyageant autour d'un corps humain, traquer les tumeurs malignes et les détruire de l'intérieur.

Mais les recherches menées aujourd'hui dans Nature Communications par le Davis Cancer Center de l'Université de Californie montrent que la perspective d'un scénario réaliste n'est peut-être pas loin. Des progrès prometteurs sont réalisés dans le développement d'une nanoparticule antitumorale polyvalente appelée « nanoporphyrine » qui peut aider à diagnostiquer et traiter les cancers.

Le cancer est le plus grand tueur au monde. En 2012, on estime que 14,1 millions de nouveaux cas de cancer ont été diagnostiqués et environ 8,2 millions de personnes sont décédées du cancer dans le monde.

Cette année, le cancer a dépassé les maladies cardiovasculaires pour devenir la principale cause de décès en Australie; 40, 000 Australiens sont morts des suites d'un cancer l'année dernière. Il n'est pas étonnant que les scientifiques explorent toutes les technologies possibles pour diagnostiquer et traiter la maladie de manière efficace et sûre.

La nanotechnologie est l'une de ces technologies révolutionnaires de lutte contre le cancer.

Nanotech :une grosse affaire

Un nanomètre est une très petite unité de longueur, juste un milliardième de mètre. La nanotechnologie cherche à s'accumuler incroyablement petit, structures de niveau nano pour différentes fonctions et applications.

L'une de ces applications basées sur les nanoparticules est le développement d'une technologie de diagnostic du cancer précise et sûre, traitement efficace des tumeurs. Le seul problème est que les nanoparticules doivent être adaptées à des emplois spécifiques. Ils peuvent être longs et coûteux à rechercher et à construire.

Alors comment fonctionnent les nanoparticules ? Ils peuvent être fabriqués à partir de composants inorganiques ou organiques. Chacun a des propriétés différentes :

• Les nanoparticules inorganiques ont souvent des propriétés uniques qui les rendent utiles dans des applications telles que les sondes de fluorescence et les diagnostics de tumeurs par imagerie par résonance magnétique;
• Les nanoparticules organiques « molles » sont les meilleurs vecteurs d'administration de médicaments pour le traitement des tumeurs, en raison de leur biocompatibilité, leur capacité à être modifiés chimiquement et leur capacité de charge médicamenteuse. Quelques nanomédicaments organiques « doux » dont le Genexol-PM (micelles polymères chargées de paclitaxel), Doxil (doxorubicine liposomale) et Abraxane (nano-agrégat d'albumine sérique humaine chargé de paclitaxel) ont été approuvés ou sont en cours d'essais cliniques pour le traitement des cancers humains.

La nouvelle nanoparticule organique – la nanoporphyrine – peut faire tout cela.

Les tenants et aboutissants de la nanoporphyrine

La nanoporphyrine ne mesure que 20 à 30 nanomètres. Si vous voulez devenir technique, c'est une micelle auto-assemblée constituée de molécules de dendrimères amphiphiles réticulables contenant quatre porphyrines.

Si vous voulez être moins technique, c'est un groupe de molécules faiblement liées (ou "micelles") avec leurs têtes hydrophiles ("qui aiment l'eau") pointant vers l'extérieur et leurs queues hydrophobes ("qui détestent l'eau") pointant vers l'intérieur. Chaque molécule contient des composés organiques appelés porphyrines. Les porphyrines peuvent se produire naturellement, le plus connu étant hème, le pigment dans les globules rouges.

La petite taille de la nanoporphyrine lui confère un avantage intrinsèque car elle peut être engloutie et s'accumuler dans les cellules tumorales, où il peut agir à deux niveaux :

1. Au niveau de la molécule, la nanoporphyrine peut faciliter le diagnostic en améliorant le contraste du tissu tumoral en imagerie par résonance magnétique (IRM), tomographie par émission de positons (TEP) et TEP-IRM bimodale. (De nouveau, c'est un peu technique, mais si ça t'intéresse, la porphyrine agit comme un ligand, qui chélate avec des ions métalliques d'agent d'imagerie tels que le gadolinium (III) ou le ⁶⁴cuivre (II).)
2. au niveau micellaire, la nanoporphyrine peut être chargée de médicaments antitumoraux pour tuer les tissus malins. Lorsqu'il est activé, par exemple, il peut générer de la chaleur pour "cuire" le tissu tumoral, et libèrent des espèces réactives de l'oxygène (ROS) mortelles au niveau des sites tumoraux.

Armé et dangereux (pour les tumeurs)

Les processus fonctionnels des nanoparticules peuvent être similaires à ceux d'un nano-robot armé. Par exemple, lorsqu'un module de reconnaissance tumorale est installé dans un nano-robot de livraison (particule organique), les particules de nano-robot chargées de médicament peuvent cibler et administrer le médicament dans le tissu tumoral. Ils ne tuent que ces cellules, tout en étant inoffensif pour les cellules et tissus sains environnants.

Si un module de reconnaissance tumorale est installé dans un nano-robot sonde (particule inorganique), les particules de nano-robot armés peuvent pénétrer dans le tissu tumoral et activer un signal mesurable pour aider les médecins à mieux diagnostiquer les tumeurs.

L'intégration de ces fonctions sur une seule nanoparticule a été un énorme défi. Il est difficile de combiner les fonctions d'imagerie et la capacité d'absorption de la lumière pour la photothérapie dans des nanoparticules organiques en tant que vecteurs de médicaments. Cela a, jusqu'à maintenant, entravé le développement de nanoparticules organiques « tout-en-un » intelligentes et polyvalentes pour le diagnostic et le traitement des tumeurs.

La production de nanoporphyrine est une stratégie efficace dans le développement de produits multifonctionnels, nanoparticules intégrées. La même stratégie pourrait être utilisée pour guider d'autres plates-formes de nanoparticules polyvalentes afin de réduire les coûts de la nanomédecine, développer des plans de traitement personnalisés et produire des nanomédicaments auto-évalués.

Cette histoire est publiée avec l'aimable autorisation de The Conversation (sous Creative Commons-Attribution/Pas de dérivés).