Science : Découverte d'un ' Cheval de Troie ' nanométrique qui attaque les cellules cancéreuses de l'intérieur

D'après un article publié dans le numéro du 16 novembre de la revue Science, une équipe de chercheurs a développé un générateur atomique de taille moléculaire qui s'introduit dans les cellules cancéreuses, tel un Cheval de Troie miniature, et produit des particules radioactives infiniment petites mais extrêmement puissantes qui détruisent ces cellules sans effet secondaire apparent.

David A. Scheinberg du Centre anticancéreux Memorial Sloan-Kettering et ses collègues ont utilisé des nano-générateurs pour détruire différents types de cellules cancéreuses humaines en laboratoire et traiter des tumeurs solides de la prostate ainsi que des tumeurs du lymphome largement disséminées chez les souris, ce qui a contribué à augmenter leurs chances de survie de manière significative.

L'équipe de recherche espère pouvoir déposer une demande auprès du Secrétariat américain aux produits pharmaceutiques et alimentaires (U.S. Food and Drug Administration - FDA) afin d'obtenir l'autorisation de procéder à des essais cliniques sur le nano-générateur au plus tard l'an prochain, a déclaré Scheinberg.

Le générateur se compose d'un atome radioactif contenant de l'actinium qui est chimiquement rattaché à un anticorps programmé pour repérer et s'introduire uniquement dans certaines cellules cancéreuses. La décomposition chimique de l'actinium à l'intérieur des cellules entraîne la production de particules alpha, des particules à haute énergie infiniment petites qui envahissent et détruisent les cellules. La décomposition de l'actinium produit une série de trois atomes "engendrés", qui émettent chacun leurs propres particules alpha. "Nous sommes en présence de médicaments extrêmement puissants. Il suffit d'un atome pour tuer une cellule", a expliqué Scheinberg.

Simultanément, l'internalisation des générateurs contribue d'autre part à contenir les atomes toxiques engendrés par l'actinium en décomposition à l'intérieur de la cellule, ce qui les rend moins susceptibles de migrer vers d'autres organes tels que les reins ou les intestins.

En rattachant les générateurs à une variété d'anticorps différents, les auteurs de l'étude publiée dans Science ont réussi à détruire la leucémie ainsi que les cellules humaines associées au cancer du sein, de la prostate et des ovaires en utilisant de très petites doses de générateurs, un trillionnième de l'unité standard de décomposition radioactive. Une seule dose non toxique plus importante, injectée dans des souris atteintes de tumeurs de la prostate et du lymphome, a résorbé les tumeurs et prolongé la survie des souris de plusieurs mois dans certains cas.

Bien qu'il soit trop tôt pour savoir quelles sont les doses optimales contre les cancers humains, « ces doses seront probablement si petites que les injections pourront être faites par un cabinet médical ou en consultations externes », explique Scheinberg.

Dans des études précédentes, Scheinberg et ses collègues avaient dirigé des particules alpha sur des cellules cancéreuses en utilisant des atomes de bismuth générés à l'extérieur des malades cancéreux. Le bismuth radioactif a une demi-vie radioactive (le temps nécessaire à la détérioration d'un demi-échantillon radioactif) relativement courte de 46 minutes. Cette courte période d'efficacité des atomes générés à l'extérieur du corps des malades fait que la thérapie au bismuth était limitée aux cellules cancéreuses les plus accessibles et de petite taille.

Les scientifiques ont donc cherché une alternative plus satisfaisante-un atome radioactif avec une demie-vie radioactive plus longue et beaucoup d'atomes engendrés émetteurs de particules alpha. Après avoir retenu l'actinium comme candidat, avec une demi-vie de dix jours, les chercheurs se sont penchés sur la manière de rattacher ce composé à un anticorps de façon durable. Il nous a fallu huit ans pour résoudre ces deux problèmes, déclare Scheinberg.

La demi-vie plus longue de l'actinium signifie que les nano-générateurs actuels pourraient être fabriqués par une pharmacie centrale et expédiés dans le monde entier, ce qui rendrait la préparation des médicaments plus efficace et moins coûteuse, expliquent les auteurs de l'étude. Une demi-vie plus longue permettrait également d'utiliser les générateurs d'actinium pour attaquer de plus grosses tumeurs.

En dirigeant la puissance de destruction des nano-générateurs directement à l'intérieur des cellules cancéreuses, les chercheurs ont également obtenu des avantages supplémentaires. L'ouverture pratiquée par une particule alpha est d'un diamètre égal à deux ou trois cellules, de sorte que toute attaque lancée de l'intérieur ou de l'extérieur d'une cellule cancéreuse aura pour effet d'anéantir celle-ci. Toutefois, la probabilité de toucher droit au but augmente dès que le nano-générateur est à l'intérieur de la cellule.

"Il y a 100 % de chances qu'une particule alpha atteigne une cellule si le générateur de particules est à l'intérieur de celle-ci, mais seulement 30 % si le nano-générateur se fixe à l'extérieur de la surface de la cellule", explique Scheinberg.

Il est possible que certains nano-générateurs agissent sur plusieurs types de cancer, mais selon les chercheurs, il est plus probable qu'on utilisera plusieurs anticorps différents-ou d'autres "véhicules" tels que des molécules ou des peptides de protéines de petite taille- pour s'attaquer directement à des cancers différents.

Les autres membres de l'équipe de recherche sont : Michael R. McDevitt, Dangshe Ma, Lawrence T. Lai, Paul Borchardt, Karen Wu, Virginia Pellegrini, Michael J. Curcio et Matthias Miederer du Centre anticancéreux Memorial Sloan-Kettering, à New York ; Jim Simon et Keith Frank de la Dow Chemical Company, à Freeport au Texas ; et Neil H. Bander du New York Presbyterian Hospital-Weill Medical College of Cornell University, à New York. Cette étude a également été financée par les Instituts nationaux de la santé (National Institutes of Health), la CaPCure Foundation, la Lymphoma Foundation, la Cure for Lymphoma Foundation, la Gabrielle Rich Foundation, la Doris Duke Charitable Foundation et la Pepsico Foundation.