Une équipe de chercheurs coréens a développé une « nanomachine » conçue pour s’attaquer aux cellules cancéreuses. Elle mesure un peu plus de deux nanomètres et est capable de pénétrer au cœur même des cellules pour provoquer leur destruction de l’intérieur.
Si les cellules sont ciblées à un niveau aussi précis, c’est qu’elles sont la clef de développement de tout cancer. Selon la définition de la ligue contre le cancer, il s’agit en effet « d’une maladie caractérisée par la prolifération incontrôlée de cellules, liée à un échappement aux mécanismes de régulation. En se multipliant de façon anarchique, les cellules cancéreuses donnent naissance à des tumeurs de plus en plus grosses qui se développent en envahissant puis détruisant les zones qui les entourent ».
Le nombre de nouveaux cas de cancer dans le monde est estimé à plus de 19 millions en 2020, selon les statistiques de l’Agence internationale de la recherche contre le cancer de l’Organisation mondiale de la santé. De nombreuses recherches sont donc en cours aujourd’hui pour tenter de trouver des traitements adaptés, et plus ciblés que les chimiothérapies en usage aujourd’hui.
Les nanotechnologies ont leur rôle à jouer dans ce défi. Il y a quelques mois, Trust My Science mettait par exemple en lumière dans un article le développement de minuscules robots en forme de poisson, capables de détecter les zones cancéreuses dans le corps humain pour administrer des traitements chimiques de façon plus ciblée.
Cette fois-ci, les scientifiques ont préféré axer leurs recherches sur une méthode de traitement non médicamenteuse. Leur méthode utilise uniquement des mouvements mécaniques à l’échelle moléculaire. Pour ce faire, ils se sont inspirés du fonctionnement des protéines : es dernières « sont impliquées dans tous les processus biologiques et utilisent l’énergie du corps pour modifier leur structure via des mouvements mécaniques », explique le Conseil national de la recherche sur la science et la technologie dans un article relayé par SciTechDaily.
Provoquer le « suicide » d’une cellule
De la même manière, les chercheurs ont souhaité créer un dispositif qui déclenche ses mouvements en fonction de l’environnement détecté. Ils ont ainsi développé une nanomachine capable de pénétrer une membrane cellulaire et de tuer la cellule de l’intérieur via des mouvements moléculaires de pliage-dépliage. Sur le schéma ci-dessous, on peut voir des sortes de petits « bras » capables de se déplier autour de la partie principale. C’est leur mouvement qui permet de pénétrer la membrane autour de la cellule et de détruire les éléments à l’intérieur.
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La nanomachine, développée par l’équipe de recherche conjointe pénètre et tue sélectivement les cellules cancéreuses. © Institut coréen des sciences et technologies (KIST)
Là encore, l’équipe de recherche s’est inspirée de la structure dite « hiérarchique » des protéines. On y trouve en effet une structure primaire et des unités mobiles séparées. Par conséquent, seules des pièces spécifiques peuvent se déplacer autour d’un axe « fixe », ce qui facilite, selon les chercheurs, le contrôle du mouvement.
Concrètement, ils ont utilisé pour la structure primaire des nanoparticules d’or de deux nanomètres, et l’ont associée à des molécules qui forment de petits composants « actionnables », capables de se plier et de se déplier. Ces composants, par leur mouvement, provoquent la destruction des organites, c’est-à-dire différents éléments constituant la cellule, et finalement le déclenchement de l’apoptose. L’apoptose est le « processus physiologique de mort cellulaire programmée », autrement dit, une sorte de suicide de la cellule en réponse à un signal.
Pour compléter ce mécanisme, il fallait un élément qui permette à la nanomachine de ne cibler que les cellules cancéreuses. Une molécule de verrouillage a donc été ajoutée sur les « bras » de la nanomachine. Elle possède des propriétés qui font qu’elle se libère uniquement dans un environnement à faible PH, qui correspond à celui présent autour de cellules cancéreuses. Les molécules mobiles sont alors déliées, et peuvent effectuer leurs mouvements de pliage-dépliage.
La molécule de verrouillage se détache si un PH suffisamment faible est détecté. © Korea Institute of Science and Technology (KIST)
Youngdo Jeong, l’un des auteurs principaux de l’étude, est enthousiaste quant aux applications possibles de cette nouvelle technologie : « Cela pourrait être une nouvelle alternative pour surmonter les effets secondaires des chimiothérapies existantes », souligne-t-il ainsi.
Source : ACS Publications
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