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Des particules d’or pour améliorer la chirurgie des tumeurs au cerveau

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Une technique 3 en 1 a permis à des chercheurs de définir précisément les contours de tumeurs au cerveau chez des souris, grâce à des nanoparticules composées d'or, de gadolinium et de silice. Cela offrirait la possibilité aux chirurgiens de retirer intégralement la tumeur en épargnant au maximum les tissus sains, chose fondamentale dans un cancer cérébral.

Les nanoparticules d'or sont utilisées depuis une dizaine d'années par la recherche scientifique dans un but thérapeutique, le plus souvent contre le cancer. Certains traitements les utilisant sont en cours d'essais cliniques. Mais aucun d'eux ne s'intéresse aux tumeurs du cerveau. © Francesco Stellacci, Darrell Irvine, MIT

Lors du retrait chirurgical d'une tumeur, les médecins prennent parfois la précaution d'extraire également quelques morceaux de tissus sains afin de s'assurer de ne laisser plus aucune trace de la grosseur. Mais lorsque l'opération a lieu dans le cerveau, il faut épargner un maximum de neurones sains, car ceux-ci sont trop importants pour qu'on les enlève.

Le problème est que la distinction entre cellule en bonne santé et cellule cancéreuse ne saute pas aux yeux. Ainsi, en voulant minimiser la casse, le neurochirurgien risque de laisser des traces de la tumeur, lui donnant alors l'opportunité de croître de nouveau dans la tête du patient.

Il faut donc trouver le moyen de mieux différencier les tissus sains des tissus malades pour prévenir la rechute. C'est dans ce sens que sont dirigés les travaux de Sanjiv Gambhir et de ses collègues de l'université de Stanford, présentés dans Nature Medicine. Grâce à des nanoparticules sphériques, dotées de trois propriétés physiques différentes, ils pensent avoir trouvé une méthode pour aider les chirurgiens à retirer l'intégralité de la tumeur.

Or + gadolinium + silice = la clé du succès ?

Ces particules microscopiques sont construites avec un cœur en or, recouvert par du gadolinium (un métal noir) et une couche de silice. Chacun de ses éléments confère à l'ensemble du système des propriétés physiques qui vont être exploitées par les scientifiques.

Le glioblastome est la tumeur au cerveau la plus agressive. Il ressort nettement sur cette image prise en IRM sur un jeune garçon de 15 ans. Le taux de survie est malheureusement très faible. Une solution efficace est donc la bienvenue. Pourquoi pas les nanoparticules ? © A. Christaras, Wikipédia, cc by sa 3.0

Une injection de ces nanoparticules chez des souris avec un glioblastome humain (la tumeur au cerveau la plus agressive) a montré qu'elles pouvaient cibler les cellules tumorales. Elles sont capables de franchir la barrière hématoencéphalique (qui préserve le cerveau de certaines molécules et de pathogènes) et profitent de la faible étanchéité des vaisseaux sanguins alimentant les cellules cancéreuses pour coloniser les tumeurs.

Des nanoparticules triplement indicatrices des tumeurs au cerveau

L'IRM classique fournit une bonne indication de la localisation de la grosseur et de sa forme, mais manque parfois de précision. Grâce au gadolinium, les contours sont plus nettement dessinés. Les chercheurs envoient alors un laser pulsé dans le cerveau, qui chauffe les particules d'or et les fait aussi vibrer. Cette vibration engendre un son, qui sera détecté et visualisé par une échographie.

Les chirurgiens peuvent donc opérer et retirer les tissus cancéreux. Une fois que le plus gros a été extrait, ils ont soumis leur souris à une spectroscopie Raman, une technique d'imagerie basée sur le principe que le passage d'un milieu à un autre modifie légèrement la fréquence de la lumière. C'est à ce moment que la silice, qui interagit avec le faisceau lumineux, entre en jeu, et révèle les cellules tumorales encore présentes. Il ne reste qu'à terminer le travail (ce qui n'est pas pour autant une mince affaire).

Ce procédé va bientôt être testé chez l'être humain par ces mêmes scientifiques, mais pour le cancer colorectal. Ils espèrent qu'une réussite de cette expérience permettra de réduire les délais avant d'appliquer la méthode pour les tumeurs cérébrales humaines. En parallèle, ils travaillent sur la mise au point de nanoparticules encore plus efficaces. Dans l'idéal, ils souhaiteraient transformer ces mouchards en armes mortelles, ce qui éviterait la chirurgie et la trépanation. Mais cette perspective reste lointaine.