Développement de nanoparticules theranostiques à code barre pour une médecine personnalisée contre le cancer

La médecine personnalisée promet une révolution dans le traitement et le diagnostic des cancers. Le but étant de délivrer aux patients un traitement efficace prenant en compte les spécificités de chaque pathologie. Dans le passé, les patients recevaient en premier lieu un traitement chimio-thérapeutique et une biopsie était effectuée pour un examen histologique de la tumeur. L’avancée des techniques d’imagerie a ensuite permis de suivre le traitement au sein du tissu et de visualiser la progression ou la régression, la prolifération vasculaire et l’activité métabolique de la tumeur. Néanmoins, malgré les réelles avancées amenées par ces techniques, des problèmes subsistent, notamment à cause de la superposition des spectres d’émission des agents de contraste et de la faible pénétration de la lumière au sein des tissus. Ceci limite l’évaluation à une seule couche de cellule ou empêche de différencier les activités thérapeutiques de multiples médicaments à l’intérieur de la tumeur.

Récemment, il a été montré que chaque patient possédait une tumeur avec une signature génique et la présence de marqueurs spécifiques. Les nouvelles méthodes de traitement et de diagnostics se sont alors focalisées sur l’examen des cellules du patient. L’activité des médicaments anticancéreux est déterminée in vitro et in vivo à partir des cellules tumorales isolées de biopsie des patients. Grace à ces modèles, plusieurs médicaments sont alors testés pour déterminer celui ayant la plus grande efficacité. Cependant, les méthodes in vitro restent encore très controversées au regard de l’exactitude des résultats fournies. Les techniques in vivo restent quant à elles difficiles à mettre en place, présentant un processus d’implantation in vivo long.

Dans tous les domaines médicaux, les nanomatériaux se présentent comme de réels outils d’innovation avec de forts potentiels thérapeutiques et diagnostiques (theranostiques). Ils permettent un criblage haut débit des molécules actives et présentent de réels avantages par rapport aux agents de contraste. Plus de 40 types de nanomatériaux sont actuellement en phase clinique. Ils permettent de délivrer des petites molécules, des acides nucléiques et des protéines au niveau de la tumeur. De nombreuses études montrent que les liposomes possédant une taille de 100 nm après injection en intraveineuse s’accumulent au niveau de la tumeur et pénètrent de manière passive dans les espaces intercellulaires des tissus endothéliaux. D’un point de vue du diagnostic, l’ADN synthétique se place comme un outil à fort potentiel. Les codes-barres génétiques sont constitués d’une séquence de nucléotides qui peuvent être décodés par différentes technologies comme la PCR et le séquençage. Ces tests ont plusieurs bénéfices et notamment une détection très sensible, une grande polyvalence et un temps d’analyse faible.

L’étude israélienne a cherché à combiner les avantages des nanomatériaux et des codes-barres génétiques pour cribler plusieurs molécules anticancéreuses et permettre une délivrance au sein même de la tumeur. Chaque type de médicaments encapsulés (gencitabine, cisplatine, doxorubicine, caféine) au sein de liposomes de 100 nm a été associé à un code barre à ADN. Il est ainsi possible de déterminer avec précision quel médicament est internalisé par une cellule tumorale et de connaitre le traitement le plus efficace en seulement 72h. Les auteurs ont ainsi établi une corrélation entre la viabilité cellulaire et le médicament internalisé par la cellule. In vivo, chez une souris atteinte d’un cancer (transplantation de cellules de cancer du sein), l’injection en intraveineuse d’un mélange de nanoparticules (nanoparticules encapsulant un anticancéreux marqué par une puce à ADN) a permis de déterminer quel traitement était le plus adapté. Le concept dans le futur est d’injecter un pool de nanoparticules dans le sang du patient, de réaliser quelques heures après une biopsie au niveau de la tumeur, d’isoler les cellules, de mesurer la viabilité cellulaire, d’extraire l’ADN, de répliquer l’ADN et de connaitre avec précision quel médicament a été le plus efficace pour induire la mort cellulaire et ainsi la réduction de la tumeur.

En savoir plus :

• http://www.nature.com/articles/ncomms13325
• http://nanodrugs.net.technion.ac.il/

Rédacteur(s) : Angèle Cortial, Post-doctorante, Université Hébraïque de Jérusalem