Une chimiothérapie qui ne nuit pas à l’organisme, mais combat efficacement les cellules cancéreuses : c’est l’objectif du chimiste Sylvestre Bonnet et de son équipe. Au cours de son doctorat. recherche, le chimiste Xuequan Zhou a rapproché un peu plus cet objectif. Il a développé des molécules qui, une fois injectées dans la circulation sanguine, s’auto-assemblent en nanoparticules qui s’accumulent dans la tumeur. Une irradiation ciblée avec de la lumière visible attaque alors la tumeur. La recherche a maintenant été publiée dans Chimie naturelle.
« Les médicaments anticancéreux conventionnels ne font souvent pas suffisamment la différence entre les bonnes et les mauvaises cellules », explique Bonnet. « Ils les tuent tous les deux. » Les chercheurs ont trouvé une solution à ce problème : des nanoparticules qui ciblent la tumeur et ne deviennent actives que sous l’influence de la lumière visible. « Cette photothérapie anticancéreuse permet aux médecins de traiter une partie spécifique du corps sans endommager le reste. Elle est déjà utilisée dans plusieurs hôpitaux. »
Molécules qui forment des nanoparticules par elles-mêmes
Jusqu’à présent, les chimistes devaient d’abord attacher les médicaments de chimiothérapie aux nanoparticules en laboratoire. Les médecins les ont ensuite administrés par injection dans la circulation sanguine du patient. La conjugaison aux nanoparticules a aidé la chimiothérapie à trouver la tumeur. Le médicament de Zhou fonctionne légèrement différemment. « Le travail de laboratoire n’est plus nécessaire », dit-il. « Vous pouvez administrer les molécules directement. Une fois dans le sang, les nanoparticules se forment alors toutes seules. »
Et cela a plusieurs avantages, dit Zhou. « Tout d’abord, cela permet d’économiser beaucoup de travail et de temps de préparation. Mais en plus, c’est aussi plus sûr et plus efficace. » Fabriquer des nanoparticules en laboratoire est compliqué : cela crée toujours un mélange de particules de tailles variées et donc de propriétés différentes. Il est difficile de déterminer précisément la composition de ce mélange. Vous n’êtes donc jamais sûr à 100 % de la façon dont ces particules vont se comporter dans votre corps.
Zhou dit : « Avec une molécule, c’est plus simple : lorsque vous fabriquez des molécules, l’analyse chimique vous permet de déterminer si elles sont pures. » Bonnet ajoute: « Si vous injectez ensuite ces molécules dans le sang, les nanoparticules résultantes sont toutes vraiment similaires. C’est parce que le corps traite toutes ces molécules de la même manière. »
La molécule de Xuequan est un soi-disant complexe de palladium – une molécule avec un noyau métallique en palladium. Normalement, l’atome de palladium est connecté à quatre atomes d’azote, mais Zhou a remplacé deux de ces atomes d’azote par des atomes de carbone. Lorsqu’il est irradié de lumière verte, le complexe de palladium acquiert une énergie supplémentaire. Cette énergie supplémentaire amène le complexe à transférer des électrons aux molécules d’oxygène (O2) déjà présentes dans les cellules irradiées. Ce mécanisme crée une espèce réactive de l’oxygène qui tue les cellules cancéreuses.
En 2020, Zhou a également fabriqué un médicament anticancéreux aux propriétés d’auto-assemblage. « Cependant, cette nouvelle molécule va encore plus loin », dit-il. « En liant non pas un mais deux atomes de carbone au métal, le médicament est maintenant activé sous une lumière verte, au lieu d’une lumière bleue. » La lumière verte permet une meilleure pénétration dans les tissus corporels et est donc beaucoup plus utile pour la thérapie chez la souris. « Notre objectif ultime est un médicament qui fonctionne sous la lumière infrarouge », explique Bonnet. « Cette lumière permettrait une pénétration encore plus profonde. Cela nous permettrait de combattre des tumeurs plus grosses profondément à l’intérieur du corps des patients humains. »
Cette nouvelle étude a suivi une meilleure approche cliniquement plus pertinente. Dans la première étude, Zhou et ses collègues ont injecté le médicament directement dans la tumeur. « Cette fois, nous sommes allés plus loin et avons examiné des modèles de souris où le médicament a été injecté dans la circulation sanguine », dit-il. « Après tout, c’est aussi ainsi que cela se ferait dans les hôpitaux. Nous voulions savoir si les nanoparticules de médicament survivraient aux conditions dans le corps. Et heureusement, ce fut le cas. »
La molécule de Zhou s’est avérée très efficace. « Dix pour cent du médicament administré atteint la tumeur », explique Bonnet. « Sur 100 molécules que nous administrons, dix arrivent à destination. Pour de nombreux nanomédicaments, ce pourcentage est beaucoup plus faible. Une étude réalisée il y a quelques années a montré que la moyenne n’est que de 0,7%. »
Comment est-ce possible exactement ? Des molécules qui forment des nanoparticules par elles-mêmes ? « Nous ne le savons pas exactement non plus », admet Bonnet. « Nous savons que le palladium est essentiel, et Xuequan a découvert que les protéines dans le sang jouent probablement aussi un rôle. Si ces protéines manquent, les nanoparticules continuent de croître et deviennent si grosses qu’elles finissent par ne plus rester en solution. Il semble donc que le Les protéines limitent la croissance des nanoparticules, mais nous ne pouvons pas encore dire avec précision comment. Nous savons que c’est efficace. C’est la chose la plus importante. Mais pourquoi cela fonctionne-t-il si bien ?
Plus d’information:
Xue-Quan Zhou et al, Auto-assemblage métallophile in vivo d’un médicament anticancéreux activé par la lumière, Chimie naturelle (2023). DOI : 10.1038/s41557-023-01199-w