Des scientifiques de l’Université fédérale de l’Oural et de la branche de l’Oural de l’Académie russe des sciences ont créé de nouveaux composés chimiques fluorescents (fluorophores) pour la thérapie photodynamique des tumeurs cancéreuses, la dernière méthode de traitement du cancer. Le composé convient simultanément au diagnostic des processus tumoraux en colorant les tissus affectés et à leur traitement ultérieur en détruisant les cellules tumorales sans nuire aux cellules saines. Les résultats des premières études ont été publiés dans le Teintures et Pigments journal.
La synthèse de ces fluorophores se caractérise par un faible coût, dû à la disponibilité de tous les dérivés dans la composition, ainsi que par l’absence d’impuretés pouvant entraîner des effets secondaires. L’efficacité du fluorophore a été testée sur des cellules HeLa utilisées comme modèle de cancer du col de l’utérus. Les scientifiques testent maintenant comment le nouveau composé interagit avec d’autres types de cellules cancéreuses.
Les fluorophores sont des composés chimiques qui émettent de la lumière visible (photoluminescence) lorsqu’ils sont exposés à la lumière ultraviolette ou visible. Ils sont capables de se propager à travers les tissus biologiques et de colorer les cellules sujettes aux processus inflammatoires. Ainsi, un nouveau composé interagit avec des biomolécules de tissus corporels et, sous irradiation UV ou visible, colore les zones dans lesquelles se déroule le processus de croissance tumorale. Cela permet de déterminer la taille de la tumeur dans le corps et de définir ses limites. Au cours des expériences, les scientifiques ont découvert que le nouveau fluorophore remplit une double fonction : il tache non seulement les zones malades, mais commence également à les détruire.
« Au départ, nous n’avons étudié que les propriétés tinctoriales du composé », explique Grigory Zyryanov, co-auteur de l’étude et professeur au département de chimie organique et biomoléculaire de l’UrFU. « Le composé est capable de s’accumuler dans certaines zones de la cellule – la membrane cellulaire et le réticulum (un organite intracellulaire responsable du repliement des protéines), et sous irradiation ultraviolette ou visible, mettent en évidence les zones infectées en vert vif. Cependant, il s’est avéré que le fluorophore fonctionne alors comme un photosensibilisateur.
« C’est-à-dire que sous l’influence de l’irradiation optique, il commence à interagir avec l’environnement cellulaire environnant (oxygène, eau, etc.) et génère des radicaux libres, les espèces dites réactives de l’oxygène. Ces particules actives entrent en interactions chimiques avec les cellules, commençant leur destruction, tout en n’affectant pratiquement pas les cellules saines. C’est ce qu’on appelle la thérapie photodynamique, c’est une nouvelle méthode prometteuse de traitement du cancer avec une grande efficacité et un minimum d’effets secondaires.
Les scientifiques utilisant les méthodes de la chimie hétérocyclique ont créé deux échantillons expérimentaux. Les chimistes ont synthétisé un fluorophore à base de naphtoxazole, un dérivé d’oxazole utilisé dans la synthèse de préparations médicinales et biochimiques, et un fragment de naphtalène utilisé comme plateforme et soi-disant antenne pour une perception plus efficace de l’irradiation optique par une molécule. De plus, les chimistes ont ajouté des fragments de pyrène et d’anthracène, des hydrocarbures aromatiques polynucléaires avec une réponse fluorescente élevée, c’est-à-dire une lueur brillante, au composé. Le composé contenant du pyrène a montré l’activité fluorescente et anticancéreuse la plus élevée.
« Les pyrènes sont très couramment utilisés pour la bioimagerie, les anthracenes sont moins courants », explique Grigory Zyryanov. « Ces composés sont prometteurs pour de nombreuses raisons, notamment nous avons pu montrer que le composé contenant du pyrène commence à briller même lorsqu’il est irradié avec de la lumière visible, et cela est visible même à l’œil nu. C’est très pratique, y compris, par exemple , pour les interventions chirurgicales, quand cela est encore nécessaire dans le traitement. »
Nataliya V. Slovesnova et al, Synthèse d’un nouveau naphto hydrosoluble substitué par du polyarène[1,2-d]les fluorophores à base d’oxazole comme colorants fluorescents et photosensibilisateurs biologiques, Teintures et Pigments (2022). DOI : 10.1016/j.dyepig.2022.110410