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Grâce au magnétisme et à la gravité, des chercheurs montréalais téléguident un « sous-marin » microscopique pour transporter les médicaments aux tumeurs.
Pour réduire les effets secondaires de la chimiothérapie anticancéreuse, des scientifiques de l’Université de Montréal ont conçu un microvéhicule magnétique capable de transporter les médicaments directement aux tumeurs. Afin de téléguider ce « sous-marin » dans les vaisseaux sanguins, ils comptent sur deux ressources inusitées : l’appareil d’imagerie par résonance magnétique (IRM), qui sert aussi à visualiser les tumeurs, et la position du patient !
La cible de l’équipe, dirigée par Gilles Soulez, radiologiste et chercheur au Centre hospitalier de l’Université de Montréal, c’est le carcinome hépatocellulaire, un cancer du foie responsable de 700 000 morts par an dans le monde. Le traitement habituel consiste à insérer le médicament dans une capsule en polymère de 0,2 mm de diamètre. Celle-ci est ensuite injectée dans l’artère qui nourrit la tumeur. Une fois coincée près de sa cible, la capsule joue un double rôle : elle bloque l’arrivée du sang en amont afin d’affamer la tumeur ; et, en aval, elle relargue le médicament, à travers sa paroi perméable, vers la tumeur.
Mais amener ces capsules à proximité des tumeurs dans le foie n’est pas une mince affaire. Habituellement, on insère un long tube flexible, appelé cathéter, dans l’artère fémorale à partir de l’aine. Puis, on guide le cathéter à travers les vaisseaux sanguins jusqu’à la tumeur grâce à un appareil à rayons X. Une fois en place, le cathéter sert à transporter la capsule médicamenteuse. « Les inconvénients, c’est qu’un traitement exige plusieurs injections, et que chacune nécessite une intervention chirurgicale avec hospitalisation, décrit Gilles Soulez. De plus, les tumeurs sont difficiles à voir aux rayons X. Et la pose à répétition d’un cathéter peut endommager les vaisseaux. »
Dans un récent article de Science Robotics, le scientifique propose de contourner ces problèmes en améliorant une autre technologie, basée sur l’imagerie par résonance magnétique (IRM). Celle-ci permet de mieux visualiser les tumeurs qu’avec les rayons X, et le champ magnétique émis par l’appareil pour produire les images sert aussi à faire avancer la capsule dans les vaisseaux. Comment ? Grâce à des nanoparticules de fer insérées dans celle-ci, en plus du médicament. On peut alors déplacer le « sous-marin » en jouant sur le champ magnétique de l’appareil, un peu comme on déplacerait un trombone sur une feuille de papier en manipulant un aimant en dessous. La procédure ne nécessiterait plus d’anesthésie générale, et on poserait une seule fois un cathéter qui resterait en place d’une injection à l’autre.
Le hic, c’est que la force du champ magnétique nécessaire pour obtenir de belles images est insuffisante pour soulever la capsule, retenue par la gravité ! « Notre solution, c’est de faire tourner le patient, sur le dos, le ventre ou le côté, de sorte que la capsule n’ait jamais à se déplacer vers le haut. Seulement à l’horizontale ou vers le bas », explique Gilles Soulez. La gravité deviendrait ainsi une alliée.
Pour cela, le chercheur et son stagiaire postdoctoral Ning Li ont conçu un algorithme de guidage qui détermine comment placer la personne traitée et adapter l’orientation du champ magnétique à appliquer. Le guidage par cet algorithme a d’abord été testé avec succès sur 12 porcs, animaux dont la physiologie ressemble à la nôtre. Puis, les chercheurs se sont penchés sur 19 cas réels de cancer hépatique. En se référant à la structure 3D des vaisseaux sanguins du foie, ils ont évalué que la nouvelle procédure leur permettrait d’atteindre 30 des 32 tumeurs de ces patients.
Gilles Soulez poursuit ainsi les travaux de son collègue Sylvain Martel sur le guidage magnétique des médicaments. Les recherches de ce dernier avaient d’ailleurs été retenues parmi les Découvertes de l’année 2011 de Québec Science. Cette nouvelle technologie n’est toutefois pas prête à être déployée dans les départements d’oncologie. Prochaine étape : améliorer l’algorithme afin de mieux tenir compte du flux sanguin pour guider le petit sous-marin encore plus précisément.
