Cancer : cibler son ennemi

Le cancer, cette multiplication à outrance et anarchique de cellules, est un ennemi difficile à combattre. L’arme la plus employée contre cet envahisseur de l’intérieur est souvent chimique, c’est la chimiothérapie. Les substances utilisées sont des poisons autant pour les cellules malades que pour les cellules saines. Cela explique d’ailleurs pourquoi les personnes subissant une chimiothérapie sont si affaiblies; leurs cellules saines sont tuées au même titre que les cellules cancéreuses. C’est une sorte de mort intérieure plus ou moins contrôlée.

Les chercheurs font de leur mieux pour trouver un moyen de n’appliquer ce traitement qu’aux cellules ennemies. Et pour réaliser cela, il faut trouver un élément qui différencie les cellules malades des cellules saines. Ainsi, ils pourraient concevoir un médicament qui reconnaisse les différences et choisisse sa cible.

Cibler. C’est le but à atteindre.

La solution chimique n’est pas la seule possibilité. Il existe d’autres moyens, celui qui nous intéresse aujourd’hui est physique. Dans une étude publiée cette année dans la revue “biomaterials”, les chercheurs ont réussi à cibler un endroit spécifique du corps en guidant leur médicament grâce au magnétisme : c’est le guidage de particules !

2011_09_02_ciblageFigure 1 : Intérêt du guidage magnétique. Les sphères noires représentent des vecteurs contenant le médicament.

Ces particules microscopiques, appelées vecteurs thérapeutiques, sont des sphères de polymère (PLGA) dans lesquelles on trouve deux types d’éléments : le médicament (la doxorubicine) et des billes magnétiques (des nanoparticules de Fer-Cobalt).

Les sphères ont un diamètre plus fin que celui d’un cheveu, quant aux nanoparticules magnétiques qui les composent, elles ont un diamètre encore 280 fois plus petit (200 nm).

2011_09_02_particuleFigure 2 : Schéma du contenu d’une microparticule

Les nanoparticules magnétiques vont jouer un rôle de GPS. En effet, une fois les particules injectées par voie intraveineuse dans le patient, elles vont suivre le chemin formé par les vaisseaux sanguins. Lorsqu’elles seront face à un embranchement, elles seront attirées dans une des directions par un champ magnétique et ce, jusqu’à la zone cible. En effet, lorsqu’un champ magnétique est appliqué dans une direction, les billes magnétiques, obéissantes, iront dans cette direction. C’est une simple attraction magnétique.

Vous me direz, si ce n’est que du magnétisme, il n’y a qu’à mettre un aimant de frigo sur le ventre du patient pour guider les particules… ce n’est pas une idiotie mais ça ne marche pas. L’idée a évidement été explorée dans des études précédentes -avec d’autres types d’aimants que des aimants de frigo-. Le problème était alors que le champ magnétique produit n’arrivait jamais à être efficace dans les tissus profonds, trop éloignés de la source magnétique. La technique est donc merveilleuse pour les petits animaux de laboratoire, mais inapplicable à l’homme aujourd’hui.

Pour produire un champ magnétique adapté, les chercheurs utilisent un “IRM” (Imagerie à Résonance Magnétique) qui est déjà conçu pour appliquer des champs magnétiques à l’échelle humaine. L’IRM est un scanner que l’on trouve dans la plupart des hôpitaux ; il produit des images en 3D du corps humain. Pour imager le corps la technologie repose sur le magnétisme. L’appareil est alors détourné (et amélioré) afin d’utiliser ses propriétés magnétiques à des fins de guidage et non pas d’imagerie.

2011_09_02_IRMetImageFigure 3 : Appareil IRM (à gauche) et images qu’il peut produire (à droite)

Revenons à nos particules. On peut donc guider en 3 dimensions nos vecteurs thérapeutiques (seul le guidage en 1D a été prouvé à ce jour). Mais plus on progresse dans la vasculature, plus les vaisseaux deviennent fins… et les particules finissent par être trop grosses pour se rendre jusqu’à la tumeur. Un des avantages de ces particules, c’est qu’une fois coincées dans ces petits vaisseaux, la “coque” de polymère se désagrège et laisse le médicament, bien plus petit, se rendre tout seul vers la zone tumorale (voir l’image ci-dessous).

Aujourd’hui, l’étude dont on parle a réussi à prouver le fonctionnement de cette technique en ciblant un seul des deux lobes du foie, en modifiant tout de même l’IRM pour lui permettre de fournir une force magnétique plus importante que l’IRM classique ne l’aurait fait. C’est un grand “premier pas” dans le domaine du ciblage physique par IRM. Par contre, dans cette démonstration, les scientifiques n’avaient qu’une seule et unique bifurcation à réaliser, ce qui simplifie la tâche.

En effet, la capacité des particules à être guidées sur plusieurs bifurcations est un tout autre challenge. Le flot sanguin est diablement rapide alors si l’on a besoin de guider ces particules sur plusieurs bifurcations, il va falloir changer la direction des gradients magnétiques qui attirent les particules de façon très rapide (on parle de millisecondes). Et cela nécessite des générateurs de courant particulièrement performants, qui requièrent une adaptation de l’IRM.

De plus, on n’injecte jamais une seule et unique particule (il faudrait toute une vie pour atteindre une quantité suffisante de médicaments !), on injecte un “bolus”, un ensemble. Et cet ensemble s’étale le long du vaisseau sanguin. Si tout le bolus est étalé sur une longueur, les particules de tête passeront la première intersection des vaisseaux sanguin (en allant en haut par exemple, comme sur l’image ci-dessous) mais lorsqu’elles arriveront à une seconde intersection où il est nécessaire d’aller dans une direction différente, les dernières particules du peloton n’auront pas encore passé la première intersection. Que faire alors dans ce cas où la tête de peloton a besoin d’être guidée dans une direction et que la queue a besoin d’une autre direction ?

2011_09_02_deux-bifurcations

 

Figure 4 : Principe de guidage. Le médicament passe par plusieurs bifurcations et le médicament est libéré lorsque la capsule de polymère est trop grande.

C’est le challenge de la suite de ce projet !


Images d’IRM :

  • http://irm.monblogue.branchez-vous.com/?page=6
  • http://eurserveur.insa-lyon.fr/approphys/6applications/imagerie/Imagerie%20finale/irm%20aimant.html
  • http://www.mipsep.org/mv/sep_irm.php

Source : Pouponneau P, Leroux J-C, Soulez G, Gaboury L and Martel S, “Co-encapsulation of magnetic nanoparticles and doxorubicin into biodegradable microcarriers for deep tissue targeting by vascular MRI navigation”, Biomaterials, 32(13):3481-3486, May 2011

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