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Des nanobulles explosives pour tuer ou soigner des cellules malades

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Introduites dans des cellules, des particules d'or chauffées au laser génèrent des nanobulles, qui explosent. De quoi tuer une cellule malade... ou bien la soigner, selon la puissance de ces petites explosions. Cette étrange stratégie vient de démontrer son efficacité, du moins in vitro.

Grâce à la plasmonique, le rayonnement laser excite des nanoparticules d'or qui, en réponse, génèrent des bulles nanoscopiques dans le liquide environnant. Ces bulles vont alors exploser ou bien créer un pore cellulaire en fonction de leur diamètre. Dans ce cas, c'est bien la taille qui compte. © Spiff, Wikipédia, DP

Les techniques actuelles de thérapies géniques ou cellulaires nécessitent des procédures différentes pour le transfert de gènes, la séparation ou l'élimination cellulaire. Des manipulations coûteuses et qui demandent du temps pour être mises en place.

Des chercheurs de l'université Rice (Houston, États-Unis) annoncent avoir une solution potentielle face à ce problème. Ils proposent d'utiliser des nanoparticules d'or particulières qui, chauffées par un laser, engendrent dans le milieu des bulles nanoscopiques de différentes tailles capables de détruire une cellule ou bien d'y délivrer un médicament de façon très spécifique. L'explication est fournie dans les pages de la revue ACS Nano.

Le laser qui fabrique des nanobulles explosives

Un préambule s'impose. L'or, le célèbre métal, peut être utilisé en médecine. En effet, sous forme de nanoparticules, il peut se concentrer dans les cellules. Certaines thérapies anticancéreuses reposent même sur cette propriété.

Cette fois, le principe est particulier. Sous l'effet d'une impulsion laser, les nanoparticules d'or sont excitées et chauffent. Cette énergie induit la vaporisation du liquide environnant. Des nanobulles se forment, prennent du volume... puis explosent. Elles engendrent des dégâts importants dans la cellule qui finit par être détruite, sans que les cellules voisines soient affectées.

Dans cette expérience, les chercheurs ont utilisé plusieurs cellules mais leur ont fait subir un traitement différent. Celles en bleu intègrent des nanoparticules pleines tandis que celles en rouge incorporent des nanoparticules creuses... © Plasmonic Nanobubble Lab, université Rice

Cependant, la taille des bulles a de l'importance. Il a été montré que des bulles de plus petite taille n'induisaient pas la mort cellulaire mais ouvraient simplement un pore dans la paroi. Il devient alors possible d'injecter spécifiquement un gène ou un médicament à l'intérieur même de la cellule.

Avec les nanobulles, des cellules meurent, d’autres sont soignées

Un problème subsistait : comment créer simultanément des petites et des grandes nanobulles ? Les scientifiques texans y sont parvenus en jouant sur le remplissage des nanobilles d'or.

Dans un bain, une lignée cellulaire a été colorée en rouge et mélangée avec des nanoparticules d’or creuses de 60 nm de diamètre. Dans une autre cuve, des cellules de la même lignée ont cette fois été teintées en bleu et couplées avec des nanoparticules pleines. Les deux traitements différents devenaient visibles au microscope (image du haut).

Le tout a été mélangé, cette fois dans un autre colorant, vert. Une seule impulsion laser a été appliquée. Lorsque les chercheurs ont grossi l'image, ils ont obtenu ceci.

Des deux cellules rouges, l'une a perdu son éclat quand l'autre montre des signes de dommages très importants après explosion des nanobulles. La cellule bleue s'est vue partiellement remplie de colorant vert après explosion de nanobulles plus petites. Sur l'image, une cellule mesure environ 20 µm de diamètre. © Plasmonic Nanobubble Lab, université Rice

Les cellules rouges (avec les nanoparticules creuses) ont été sévèrement endommagées par des nanobulles de grande taille. En revanche, les cellules bleues se portent bien mais ont changé de teinte. En effet, la stimulation laser des nanoparticules pleines a provoqué l'ouverture d'un pore par lequel s'est infiltré le colorant vert. Une seule impulsion laser a suffi pour provoquer les deux effets simultanément.

L’avenir des thérapies géniques et cellulaires avec les nanobulles ?

Cette technique ne peut pas, au moins d'après les caractéristiques actuelles, s'utiliser in vivo. En revanche, elle pourrait devenir un sérieux atout pour la thérapie génique ou cellulaire. Le processus étant extrêmement rapide, les auteurs estiment qu'avec leur dispositif, ils peuvent traiter environ 10 milliards de cellules par minute.

Grâce à cette technique, on pourrait soigner, détruire, intégrer des gènes ou des substances dans des cellules avant de les transplanter à un patient. Avec les cellules ainsi transformées, on augmenterait les chances de succès des thérapies et on diminuerait en parallèle les risques de complications. L'idée est intéressante. Reste à voir si elle est réaliste. 

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