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10 découvertes 2016

[8] À l'assaut des tumeurs

Nanotechnologie
Par Marion Spée - 02/01/2017
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Pour atteindre les tumeurs en plein cœur, des chercheurs ont déployé une légion de nanorobots naturels : des bactéries armées.

Les chercheurs en nanomédecine s’expriment parfois comme des auteurs de science-fiction. « Si on voulait développer des nanorobots artificiels pour livrer des médicaments au cœur d’une tumeur, il nous faudrait des moteurs moléculaires capables de les propulser à très haute vitesse, une source d’énergie, un moyen de les guider… le tout en moins de 2 micromètres (µm) pour se faufiler dans les plus petits des capillaires », énumère le professeur Sylvain Martel.

Pionnier dans le domaine de la nanorobotique médicale, il a trouvé mieux qu’un nanorobot : une bactérie qui remplit toutes les conditions. « On a gagné à la loterie, s’enthousiasme-t-il. C’est comme si la bactérie attendait qu’on la découvre et qu’on l’utilise pour sauver des vies humaines.»

Présentons la championne. Magnetococcus marinus est une bactérie de 1,5 µm dotée de flagelles – donc autopropulsée. Elle est magnétotactique, c’est-à-dire qu’elle fabrique des nanoaimants qui agissent comme une boussole pour lui permettre de s’orienter et de se déplacer grâce au champ magnétique. Pour croître, elle préfère des zones pauvres en oxygène et, afin de les trouver, elle compte sur ses senseurs d’oxygène. Cerise sur le gâteau, la bactérie voyage à 200 µm par seconde. À l’échelle d’un chat, c’est comme s’il courait à plus de 200 km/h !

Par ses atouts naturels, elle est le véhicule tout indiqué pour transporter des agents anticancéreux. Quand une tumeur est active, elle consomme beaucoup d’oxygène, ce qui appauvrit son milieu immédiat et fait le bonheur de notre bactérie ! « Les cœurs des tumeurs sont les parties les plus actives et les plus difficiles à soigner par les traitements classiques », rapporte Sylvain Martel.

Avec l’équipe qu’il dirige au Laboratoire de nanorobotique de Polytechnique Montréal, il a testé ce mode de livraison sur des souris présentant des tumeurs colorectales. Il a injecté 100 millions de bactéries, avec sur chacune d’elles environ 70 nanoliposomes – des sortes de petits sacs – chargés d’anticancéreux et les ont guidées à bon port. « À l’aide d’une station dite de magnétotaxisme, on a fait en sorte de créer un nord magnétique à l’endroit de la tumeur, pour que les bactéries s’y dirigent sans hésiter », explique le professeur. Une fois sur place, leurs senseurs d’oxygène ont pris le relais, pour qu’elles restent en son cœur et livrent la thérapie.

L’expérience fut un succès et a été l’objet d’une parution dans la revue Nature Nanotechnology, en août 2016. Les bactéries ont rejoint toutes les tumeurs, preuve que le téléguidage fonctionne. Et 55 % d’entre elles ont atteint les zones hypoxiques pour la livraison finale. « C’est énorme si on compare aux 1 % à 2 % d’agents anticancéreux qui atteignent leur cible en chimiothérapie classique, où les molécules se perdent dans le réseau sanguin de près de 100 000 km, provoquant des effets secondaires au passage », note le professeur Martel. Car il faut le dire, mieux cibler les tumeurs, c’est réduire la dose de médicament requise et diminuer la toxicité pour l’organisme.

Dans le laboratoire de nanorobotique de Sylvain Martel, une salle donne un aperçu des hôpitaux de demain. Un lit robotisé peut circuler d’une plateforme à l’autre : de l’IRM pour repérer la tumeur, à la station de magnétotaxisme pour guider les bactéries vers elle, en passant par une station d’hyperthermie, capable d’ouvrir un instant la barrière hématoencéphalique qui mène au cerveau et permettre aux agents de passer si la tumeur y est localisée. Tout est prêt; il ne reste qu’à transposer ces procédés en applications cliniques. Science-fiction disions-nous ?
 
Ont aussi participé à la découverte : Ouajdi Felfoul, Mahmood Mohammadi, Samira Taherkhani, Dominic de Lanauze, Dumitru Loghin, Neila Kaou, Michael Atkin (Polytechnique Montréal), Maryam Tabrizian, Té Vuong, Gerald Batist et Nicole Beauchemin (Université McGill), Danuta Radzioch, Yong Zhong Xu, Sylwia Jancik, Daniel Houle (CUSM), Michel Lafleur et Louis Gaboury (Université de Montréal), Sherief Essa (Université McGill et Université de Montréal) et Samira Taherkhani (Université McGill et Polytechnique).


 

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