En janvier 2009, la vie de l'ingénieur Michel Meunier, professeur à Polytechnique Montréal, changé radicalement. Comme les autres, il avait observé que l'impulsion extrêmement courte d'un laser femtoseconde pouvait faire apparaître des trous de taille nanométrique dans le silicium lorsqu'il était recouvert de nanoparticules d'or. Mais ce chercheur, reconnu internationalement pour ses compétences en laser et nanotechnologie, décidé d'aller plus loin avec ce qui n'était alors qu'une simple curiosité de laboratoire. Il se demandait s'il était possible de passer du silicium à la matière vivante, de l'inorganique à l'organique. Les nanoparticules d'or et le laser femtoseconde pourraient-ils ce « scalpel léger, " reproduire le même phénomène avec des cellules vivantes ?

Le professeur Meunier a commencé à travailler sur des cellules in vitro dans son laboratoire de Polytechnique. Le défi était de faire une incision nanométrique dans la membrane extracellulaire des cellules sans l'endommager. En utilisant des nanoparticules d'or qui ont agi comme des « nanolenses, " Le professeur Meunier s'est rendu compte qu'il était possible de concentrer l'énergie lumineuse provenant du laser à une longueur d'onde de 800 nanomètres. Comme il y a très peu d'absorption d'énergie par les cellules à cette longueur d'onde, leur intégrité est préservée. Mission accomplie!

Sur la base de ce constat, Le professeur Meunier a décidé de travailler sur des cellules in vivo, des cellules qui font partie d'une structure cellulaire vivante complexe, comme l'œil par exemple.

L'oeil et le scalpel léger

En avril 2012, Le professeur Meunier a rencontré Przemyslaw Sapieha, un spécialiste des yeux de renommée internationale, particulièrement reconnu pour son travail sur la rétine. "Mike", comme il passe, est professeur au Département d'ophtalmologie de l'Université de Montréal et chercheur au Centre intégré universitaire de santé et de services sociaux (CIUSSS) de l'Est-de-l'Île-de-Montréal. Il a tout de suite vu le potentiel de cette nouvelle technologie et tout ce qui pourrait être fait dans l'œil si l'on pouvait bloquer l'effet d'entraînement qui se produit suite à un déclencheur qui conduit au glaucome ou à la dégénérescence maculaire, par exemple, en s'injectant des drogues, des protéines ou même des gènes.

L'utilisation d'un laser femtoseconde pour traiter l'œil, organe hautement spécialisé et fragile, est très complexe, toutefois. L'œil fait partie du système nerveux central, et donc bon nombre des cellules ou familles de cellules qui le composent sont des neurones. Et quand un neurone meurt, il ne se régénère pas comme le font les autres cellules. La première tâche de Mike Sapieha a donc été de s'assurer qu'un laser femtoseconde puisse être utilisé sur un ou plusieurs neurones sans les affecter. C'est ce qu'on appelle la « preuve de concept ».

Preuve de concept

Mike et Michel ont fait appel au chercheur en biochimie Ariel Wilson, un expert des structures oculaires et des mécanismes de vision, ainsi que le professeur Santiago Costantino et son équipe du Département d'ophtalmologie de l'Université de Montréal et du CIUSSS de l'Est-de-l'Île-de-Montréal pour leur expertise en biophotonique. L'équipe a d'abord décidé de travailler sur des cellules saines, car elles sont mieux comprises que les cellules malades. Ils ont injecté des nanoparticules d'or combinées à des anticorps pour cibler des cellules neuronales spécifiques dans l'œil, puis attendre que les nanoparticules se déposent autour des différents neurones ou familles de neurones, comme la rétine. Suite au flash lumineux généré par le laser femtoseconde, le phénomène attendu s'est produit :de petits trous sont apparus dans les cellules de la rétine de l'œil, permettant d'injecter efficacement des drogues ou des gènes dans des zones spécifiques de l'œil. Ce fut une nouvelle victoire pour Michel Meunier et ses collaborateurs, ces résultats concluants ouvrant désormais la voie à de nouveaux traitements.

La principale caractéristique de la technologie développée par les chercheurs de Polytechnique et du CIUSSS de l'Est-de-l'Île-de-Montréal est son extrême précision. Avec l'utilisation de nanoparticules d'or fonctionnalisées, le scalpel léger permet de localiser précisément la famille de cellules où le médecin devra intervenir.

Après avoir démontré avec succès la preuve de concept, Le professeur Meunier et son équipe ont déposé une demande de brevet aux États-Unis. Ce travail formidable a également fait l'objet d'un article revu par un comité de lecture impressionnant et publié dans la célèbre revue Lettres nano en octobre 2018.

Bien qu'il y ait encore beaucoup de recherches à faire - au moins 10 ans, d'abord sur les animaux, puis sur l'homme, cette technologie pourrait faire toute la différence dans une population vieillissante souffrant d'une détérioration des yeux pour laquelle il n'existe toujours pas de traitement efficace à long terme. Elle présente également l'avantage d'éviter l'utilisation de virus couramment employés en thérapie génique. Ces chercheurs étudient les applications de cette technologie dans toutes les maladies oculaires, mais plus particulièrement dans le glaucome, rétinite et dégénérescence maculaire.

Ce scalpel léger est sans précédent.