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La photothermie.


La phototermie est une technique qui utilise les nanoparticules d'or, qui a pour but de détruire les cellules cancéreuses en les brûlant à partir de vibrations et de rayons infrarouges.

En laboratoire, on crée artificiellement des anticorps reconnaissant spécifiquement une protéine de surface de la cellule cancéreuse. Un anticorps est une protéine utilisée par le système immunitaire pour détecter et neutraliser une molécule (antigène) de manière spécifique. A ces anticorps, on attache des nanoparticules d'or. On injecte l'ensemble en intraveineux. Grâce à la spécificité des anticorps, ceux-ci vont localiser et s'attacher aux cellules cancéreuses uniquement. Les particules d'or sont ainsi situées spécifiquement au niveau de la tumeur.

 La prochaine étape consiste à apporter de l'énergie aux nanoparticules d'or, pour faire entrer ces dernières en résonance. La résonance est un niveau  d'énergie particulièrement élevé que l'on obtient en apportant de l'énergie à une fréquence spécifique de la nanoparticule. On apporte de l'énergie à l'aide d'un laser. Quand les particules d'or entrent en résonance, elles se mettent à vibrer toutes ensemble. Ceci crée de la chaleur et augmente localement la température. Les cellules en dehors de la tumeur sont épargnées de cette chaleur.

La chaleur va causé la perte des cellules cancereuses de 3 façon :

  •  La chaleur va causer la mort cellulaire en perçant des trous dans la membrane cytoplasmique des cellules cancéreuses. Cela va provoquer un déséquilibre des fluides intra et extracellulaires, et l'explosion de la cellule.

 

  •  La chaleur va dénaturer l'ADN. L'ADN est indispensable aux mitoses des cellules cancéreuses, un ADN défectueux empêche la réplication des cellules et donc la croissance de la tumeur. De plus, les lésions de l'ADN vont conduire à des dysfonctionnements de la cellule et donc sa mort.

 

  •  Enfin, elle va empêcher la formation de nouveaux vaisseaux. Eeffet, la dangerosité des tumeurs provient de leur capacité à construire leurs propres vaisseaux, augmentant leur irrigation sanguine et donc leur apport de nutriments. En dénaturant l'ADN des cellules, leur différenciation en vaisseaux sanguins est impossible. La cellule cancéreuse, privée de ses apports, sera plus vulnérable et mourra.


En clair, une fois introduite dans les cellules cancereuses, la nanoparticule d'or est soumise à une onde infrarouge très précise, ciblant la tumeur pour ne pas détruire les cellules saines environnantes. La nanoparticule entre alors en résonance de plasmon de surface et surchauffe, libérant de l'énergie et produisant donc de la chaleur. Elle élève la température du milieu de 4°C, les cellules cancéreuses, sensibles à la chaleur, sont détruites. Le rayonnement étant plutôt précis, seul un très petit nombre de cellules saines est détruit, ce qui évite tout effet secondaire possible lié au traitement. 

 

 En  2004, des scientifiques américains ont montrés sur des souris que des nanoparticules d'or permettaient d'aider les rayons X à éliminer plus efficacement les cellules cancéreuses, espèrant ainsi pouvoir un jour appliquer cette technique à l'homme. 

2 scientifiques (James Hainfeld et Daniel Slatkin) ont commencé par injecter dans une souris des cellules cancéreuses, puis une solution contenant des nanoparticules d'or. Deux minutes plus tard, la souris a été soumise à des rayons X de haute énergie.

Après l'injection par intraveineuse de la solution qui contient les nanoparticules d'or, l'or s'accumule essenciellement dans les cellules cancéreuses. Or, on sait que l'or a la propriété d'absorber considérablement les rayons X. Ainsi lors de l'irradiation par rayons X, les cellules cancéreuses reçoivent beaucoup plus d'énergie que les cellules saines environnantes. 

 

Radiographies des pattes arrières d’une souris avant et après l’injection des particules d’or.

Après injection ( radiographie B) on remarque un contraste visible entre la patte contenant les tumeurs (indiqué par la flèche) et la patte saine : il témoigne de la présence de nanoparticules d’or aux abords de la tumeur.


 La combinaison de nanoparticules d'or puis d'un traitement aux rayons X, a ainsi permis de réduire la taille des tumeurs, ou de les éliminer complètement. Un an après ce traitement, 86% des souris étaient encore en vie, contre 20% pour le traitement aux rayons X.

 Graphique temoignant de l'efficacité de la phototermie.

 

Cependant avant d'appliquer cette technique à l'être humain, les chercheurs doivent encore perfectionner le ciblage des nanoparticules pour qu'elles se fixent prioritairement dans les cellules cancéreuses

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