1re 3 : la nanotechnologie et ses miracles dans le domaines du ciblage et du traitement du cancer

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« La prochaine frontière technologique à repousser [...] sera celle d'une terra incognita, certes invisible pour les yeux, mais pourtant à la portée de la main : le nanomonde » affirme Sciences et Vie dans son dossier concernant les nanotechnologies Hors-Série N253. En effet, ces nanotechnologies suscitent des succès inversement proportionnels à leur taille. C'est à cette échelle dite nanométrique (10-9mètres) que la matière est façonnée au niveau des atomes et des molécules. Dans le cadre du projet de TPE, nous, élèves de la Première Scientifique 3 du Collège Notre-Dame de Jamhour, avons décidé de nous pencher sur la science de «l'infiniment petit» et ses effets sur le traitement du cancer, principale cause de mortalité dans les pays développés.

Le gène P53 code la synthèse d'une protéine nucléique P53 supprimeuse de tumeurs, elle se fixe sur les molécules d'ADN localisées dans le noyau dans le cas où celles-ci présentent des erreurs de séquences nucléotidiques non corrigées par les systèmes enzymatiques, dites mutations. La protéine inhibe la mitose et bloque alors la division cellulaire ou provoque la mort de la cellule par apoptose.

La mutation de ce gène suppresseur de tumeur (ou aussi la dégradation de sa protéine par des facteurs viraux) favorise l'apparition du cancer ; la protéine ne se fixe pas sur l'ADN mutée, et perd sa fonction anti-proliférative. Ensuite, chaque mutation d'une cellule somatique lui confère un avantage sélectif par rapport aux autres. Cette cellule pourrait donc former un clone cellulaire mutant où d'autres mutations s'accumulent renforçant alors l'avantage initial. Au fil des générations, une cellule cancéreuse immortelle apparait ; elle se multiplie de façon anarchique et ne répond plus aux signaux de l'organisme. Le clone cellulaire forme une tumeur qui grossit progressivement et migre vers d'autres organes : on parle de métastases. Il faut aussi préciser que le cancer est une maladie plurifactorielle à composante génétique (gènes de prédisposition a l'origine de 6 à 7% des cancers du sein) et influençable par les facteurs environnementaux, le mode de vie et d'alimentation.

C'est dans ce cadre que les nanocomposants entrent en scène en raison de leur taille et de leurs propriétés physiques spécifiques leur permettant d'accomplir des 'miracles' dans le domaine médical.

Les méthodes de ciblage du cancer via la nanotechnologie sont nombreuses et variées :

1-Les Quantum Dots :

Les Quantum Dots sont des assemblages d'atomes à l'échelle nanométrique, qui, après excitation lumineuse, émettent une lumière fluorescente. Ces nanoparticules sont recouvertes de diverses substances qui facilitent leur circulation dans le sang et qui permettent de reconnaitre la tumeur recherchée. Une fois la liaison avec le marqueur de cette tumeur (espèce chimique caractéristique de ce cancer) établie, la propriété de luminescence des Quantum Dots sera débloquée, et la tumeur sera localisée par le médecin par imagerie médicale.

2-Les Nanoparticules de Silice :

De par leurs propriétés étonnantes, les nanoparticules de silice présentent un nouvel espoir pour les chercheurs. En effet, elles sont biocompatibles, donc bien tolérées par l'organisme, biodégradables et ce du fait que le silicium est déjà présent dans le corps humain, et enfin elles sont détectables de par leurs propriétés de luminescence, ce qui permet de les localiser dans le corps une fois parvenues à la tumeur.


3-Les Nanoparticules Magnétiques :

Les nanoparticules magnétiques sont formées d'un cœur en fer qui leur confère leurs propriétés magnétiques. Leur accumulation dans la tumeur permet une meilleure visualisation de celle-ci par IRM (Imagerie par Résonance Magnétique), rendant ainsi le traitement plus précis. Afin de parvenir à la tumeur, ces particules seront enrobées d'une substance chimique qui sera perçue comme étrangère à l'organisme : les anticorps agiront comme un taxi, et transporteront ces nanoparticules à travers le sang jusqu'à la tumeur. En cas d'erreur, il est possible de les rediriger en utilisant un champ magnétique.

La révolution nano-technologique ne s'arrête pas là , le 'gros' de sa fonctionnalité est dans le traitement du cancer dont nous retenons l'innovation de l'équipe de chercheurs menée par le Dr Basu. Celle-ci a fabriqué des nanoparticules chimiquement modifiées qui permettent de cibler et d'empêcher la voie de signalisation des protéines assurant la prolifération cellulaire : ceci empêche les cellules cancéreuses de se multiplier et permet même de les tuer. Cette méthode concernant les cellules cancéreuses  uniquement permet la réduction des médicaments.

 

Nanotechnologie

Les nanocoquilles retiennent aussi l'attention : ces minuscules particules d'or introduits dans l'organisme ont des propriétés physico-chimiques activées par une intensité d'infrarouge précise (pic de plasmon). Celles-ci entrent en résonnance, oscillent et émettent de la chaleur éliminant alors la cellule anormale, notamment la cellule cancéreuse possédant des propriétés membranaires très particulières aussitôt reconnues. Les nanocoquilles pénètrent les cellules cancéreuses du fait de la présence d'une substance adhésive sur leur surface.

L'équipe du professeur H.Kataoka de l'université de Tokyo participe à cette révolution et présente des microcapsules ayant la capacité de pénétrer des tumeurs habituellement très peu perméables et d'y déverser les molécules pharmaceutiques : il s'agit d'un « Drug Delivery System ou DDS efficace et sans danger

Malheureusement, la nanotechnologie n'est qu'à son stade liminaire et expérimental, par ailleurs certains dangers liés à cette pratique se font entendre (particules ultrafines qui peuvent endommager le cerveau, pathologies au niveau des poumons et du cœur, possibilité de traverser les barrières pulmonaire et d'atteindre le sang et la lymphe et donc de se rependre et d'affecter tous l'organisme, pénétration dans les cellules).