Des chercheurs de l’Université de Toronto ont développé une nouvelle théorie pour expliquer comment les nanoparticules entrent et sortent des tumeurs qu’elles sont censées traiter, réécrivant potentiellement une compréhension de la nanomédecine du cancer qui a guidé la recherche pendant près de quatre décennies.
L’effet de perméabilité et de rétention améliorées (EPR), un concept largement incontesté depuis le milieu des années 1980, postule que les nanoparticules pénètrent dans une tumeur à partir de la circulation sanguine par les interstices entre les cellules endothéliales qui tapissent ses vaisseaux sanguins, puis restent piégées dans la tumeur en raison de vaisseaux lymphatiques dysfonctionnels.
« L’aspect rétention de la théorie EPR dépend du fait que la cavité des vaisseaux lymphatiques est trop petite pour que les nanoparticules puissent en sortir, aidant ainsi les nanoparticules qui transportent des médicaments anticancéreux à rester dans les tumeurs », a déclaré Matthew Nguyen, titulaire d’un doctorat. étudiant à l’Institut de génie biomédical de la Faculté des sciences appliquées et de génie et au Centre Donnelly de recherche cellulaire et biomoléculaire,
« Mais nous avons découvert qu’environ 45 pour cent des nanoparticules qui s’accumulent dans les tumeurs finiront par en sortir. »
Nguyen, membre du laboratoire du professeur Warren Chan, est l’auteur principal d’une nouvelle étude récemment publiée dans la revue Matériaux naturels cela remet en question la théorie de longue date. Les résultats des chercheurs aident à expliquer pourquoi les traitements basés sur l’effet EPR échouent dans les essais cliniques, en s’appuyant sur des recherches antérieures du laboratoire Chan qui ont montré que moins d’un pour cent des nanoparticules atteignent réellement les tumeurs.
Les chercheurs ont découvert que, contrairement à l’effet EPR, les nanoparticules peuvent quitter les tumeurs par leurs vaisseaux lymphatiques. La méthode de sortie d’une nanoparticule dépend de sa taille, les plus grosses (50 à 100 nanomètres de large) étant plus susceptibles de sortir par les vaisseaux lymphatiques des tumeurs, et les plus petites (jusqu’à 15 nanomètres de large) plus susceptibles de sortir par les vaisseaux lymphatiques environnants. les tumeurs.
Dans de rares cas, les nanoparticules sortent par les vaisseaux sanguins.
La sortie des nanoparticules des tumeurs se fait par les espaces situés dans les parois des vaisseaux lymphatiques et par les vésicules de transport qui les transportent à travers ces parois. Les chercheurs ont montré que les nanoparticules réintégreraient la circulation sanguine après un drainage lymphatique et ont émis l’hypothèse que ces nanoparticules finiraient par retourner dans la tumeur pour une autre opportunité de la traiter.
Réfuter l’effet EPR n’a pas été une mince affaire. Le laboratoire Chan a passé six ans à comprendre pourquoi les nanoparticules ne s’accumulent pas efficacement dans les tumeurs. Avant cette étude, le laboratoire s’était concentré en premier lieu sur la manière dont les nanoparticules pénétraient dans les tumeurs. Grâce à cette étude et à d’autres, le laboratoire a développé une théorie concurrente à l’effet EPR, appelée principe de transport actif et de rétention (ATR).
Nguyen a noté que le domaine de la nanomédecine a évolué depuis la publication de l’étude sur l’entrée des nanoparticules en 2020. « Nous avons reçu plus de réticences de la part d’autres chercheurs sur cette étude que sur celle-ci », a-t-il déclaré. « Les gens commencent à accepter que l’effet EPR est imparfait. »
Avec près de la moitié des nanoparticules accumulées sortant des tumeurs, principalement par les vaisseaux lymphatiques, les recherches futures pourraient résoudre ce problème grâce à des traitements par nanoparticules qui empêchent le drainage lymphatique.
« Nous sommes ravis de mieux comprendre le processus d’administration des tumeurs par les nanoparticules », a déclaré Chan. « Les résultats de ces études fondamentales sur l’entrée et la sortie des nanoparticules seront importants pour l’ingénierie des nanoparticules afin de traiter le cancer. »
Les résultats de l’étude, s’ils sont appliqués au domaine de la nanomédecine contre le cancer, promettent une nouvelle direction pour améliorer notre compréhension de la manière dont les nanoparticules peuvent être utilisées pour traiter les tumeurs.
« Essayer d’appliquer la nanomédecine anticancéreuse à la clinique, c’est comme travailler avec une boîte noire : certains médicaments fonctionnent, d’autres non, et il est difficile de savoir pourquoi », a déclaré Gang Zheng, directeur de recherche associé au Princess Margaret Cancer Center et chercheur. professeur de biophysique médicale à la faculté de médecine Temerty de l’Université de Toronto, qui n’a pas participé à l’étude.
« Le dévouement de Chan à mieux comprendre les mécanismes d’absorption et de sortie des nanoparticules met en lumière ces processus pour contribuer à rendre nos efforts de traduction plus efficaces et plus réussis. »
Plus d’information:
Luan NM Nguyen et al, La sortie des nanoparticules des tumeurs solides, Matériaux naturels (2023). DOI : 10.1038/s41563-023-01630-0