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De nombreux agents chimiothérapeutiques utilisés pour traiter les cancers, sont associés à des effets secondaires de gravité variable, car ils sont toxiques pour les cellules normales ainsi que pour les tumeurs malignes.

Des nanoparticules comme alternatives

Cela a motivé la recherche d’alternatives aux produits pharmaceutiques synthétiques avec lesquels la plupart des cancers sont actuellement traités. L’utilisation du phosphate et du citrate de calcium à cette fin, fait l’objet de discussions depuis quelques années, car ils entraînent la mort des cellules cancéreuses lorsqu’ils sont administrés directement dans ces cellules, alors que leur présence dans la circulation n’a que peu ou pas d’effet toxique.
Le problème consiste à trouver des moyens de surmonter les mécanismes qui contrôlent l’absorption de ces composés dans les cellules, et à s’assurer que ces  composés agissent de manière sélective sur les cellules que l’on souhaite éliminer.
Les chercheurs du département de chimie de la LMU, dirigés par le Dr Constantin von Schirnding, le Dr Hanna Engelke et le Prof. Thomas Bein, rapportent maintenant le développement d’une classe de nouvelles nanoparticules amorphes composées de calcium et de citrate, qui sont capables de briser ces barrières à l’absorption et de tuer les cellules tumorales de manière ciblée.
Le phosphate de calcium et le citrate sont tous deux impliqués dans la régulation de nombreuses voies de signalisation cellulaire. Par conséquent, les niveaux de ces substances présentes dans le cytoplasme sont étroitement contrôlés, afin de limiter toute perturbation de ces voies. Il est essentiel que ces nanoparticules soient capables de contourner ces contrôles.

La couche lipidique facilite leur absorption

« Nous avons préparé des nanoparticules amorphes et poreuses composées de phosphate et de citrate de calcium, qui sont encapsulées dans une couche lipidique », explique M. von Schirnding. L’encapsulation garantit que ces particules sont facilement absorbées par les cellules sans déclencher de contre-mesures. Une fois à l’intérieur de la cellule, la couche lipidique est décomposée, et de grandes quantités de calcium et de citrate sont déposées dans le cytoplasme.
Des expériences sur des cellules en culture ont révélé que ces particules sont sélectivement mortelles, mais qu’elles laissent les cellules saines (qui absorbent également ces particules) essentiellement indemnes. « Il est clair que ces particules peuvent être très toxiques pour les cellules cancéreuses. En effet, nous avons découvert que plus la tumeur est agressive, plus l’effet meurtrier est important », explique M. Engelke.
Lors de l’absorption cellulaire, ces nanoparticules acquièrent une seconde couche de membrane. Les auteurs de cette étude postulent qu’un mécanisme inconnu – spécifique aux cellules cancéreuses – provoque une rupture de cette membrane extérieure, permettant au contenu des vésicules de s’écouler dans le cytoplasme. Dans les cellules saines, en revanche, cette couche externe conserve son intégrité, et les vésicules sont ensuite excrétées intactes dans le milieu extracellulaire.
« La toxicité hautement sélective de ces particules nous a permis de traiter avec succès deux types différents de tumeurs pleurales très agressives chez la souris. Avec seulement deux doses, administrées localement, nous avons pu réduire la taille des tumeurs de 40 et 70 %, respectivement », explique M. Engelke.
De nombreuses tumeurs pleurales sont les produits métastatiques de tumeurs pulmonaires, et se développent dans la cavité pleurale entre le poumon et la cage thoracique. Comme cette région n’est pas irriguée par le sang, elle est inaccessible aux agents chimiothérapeutiques.

Pour d’autres cancers

« En revanche, nos nanoparticules peuvent être directement introduites dans la cavité pleurale », explique M. Bein. En outre, au cours d’un traitement de deux mois, aucun signe d’effets secondaires graves n’a été détecté. Dans l’ensemble, ces résultats suggèrent que ces nouvelles nanoparticules ont un grand potentiel pour le développement de nouveaux traitements pour d’autres types de cancer.
Cette recherche a été publiée dans Chem.
Source : University of Munich
Crédit photo : StockPhotoSecrets