Les nanotechnologies : quels enjeux en santé ? Application en oncologie ?

Institut Rafaël
nanotechnologie oncologie
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Définition des nanotechnologies

Un nanomètre (10-9 m, ou nm), du préfixe nano qui signifie nain en grec, correspond environ à la distance entre deux atomes. À titre de comparaison, une molécule d’eau mesure 0,1 nm, le diamètre de l’ADN est de 2 nm et celui d’un virus varie selon les espèces entre 30 et 200 nm.

Les nanotechnologies et les nano-objets regroupent les techniques et les outils du monde de l’infiniment petit : le millionième de millimètre. Travailler à une telle échelle offre des perspectives immenses dans de nombreux domaines : énergie, cosmétique,  informatique… En santé, les « nanos » devraient conduire à d’importants progrès dans les méthodes diagnostiques et les approches thérapeutiques (1).

Nanotechnologies et diagnostique médical

Dans le domaine de l’imagerie médicale, de nombreux examens (IRM, Scintigraphie, Scanner…) reposent sur le suivi de produits de contrastes injectés dans l’organisme. Les nanoparticules représentent une alternative intéressante car elles pourraient améliorer la résolution et la spécificité des images obtenues, tout en étant mieux tolérées par l’organisme. D’autres perspectives se dessinent également dans le domaine de l’imagerie fonctionnelle, grâce à laquelle il est possible d’étudier de façon dynamique le fonctionnement d’un tissu normal ou pathologique. Pour exemple, des nanoparticules photolumineuses comportant des protéines qui reconnaissent spécifiquement certaines cellules sont développées : leur photoluminescence s’active lorsqu’elles se lient à leur cible, rendant possible leur observation par imagerie médicale. Dans un avenir plus lointain, un composé thérapeutique pourrait y être adjoint, afin de coupler en une seule action ciblage et traitement.

Nanotechnologies sur le plan thérapeutique

Au début du XXe siècle, le scientifique allemand Paul Ehrlich théorisait l’idée de la « magic bullet » : une « balle magique »  qui serait spécifiquement dirigée et active contre les agents infectieux au sein de l’organisme. Ce concept est aujourd’hui une réalité grâce à la vectorisation des médicaments permise par les nanotechnologies.

L’utilisation de nanovecteurs particulaires offre aujourd’hui des réponses aux difficultés rencontrées par la thérapeutique classique. Elle consiste à intégrer un principe actif dans un vecteur (micelle, liposome, enveloppe de polymère biodégradable…) ou à utiliser des nanomatériaux minéraux (nanoparticules d’or, silicium poreux…) pour adresser spécifiquement ce médicament à un tissu cible, sans qu’il soit distribué ailleurs dans l’organisme.

La vectorisation peut aussi concerner un principe actif dont les propriétés physico-chimiques l’empêchaient jusqu’à présent d’être administrable tel quel. Porté par le nanovecteur, le principe actif est en outre protégé d’une dégradation biologique avant d’atteindre son tissu cible. Il peut enfin être « déclenché » ou libéré de façon progressive dans le temps : pour cela, on l’associe à un nanocomposé activable sous l’influence d’un signal (laser, rayons X …).

Les nanomédicaments pourraient donc améliorer la balance bénéfice-risque de médicaments en augmentant leur efficacité et leur biodisponibilité au niveau du tissu ou de l’organe cible, tout en réduisant les doses à administrer et le risque de toxicité.

Récemment, ​Une collaboration incluant des chercheurs de l’Iramis est parvenue à reproduire in vitro le transport de l’oxygène via un substitut sanguin à base de nanoparticules de silice. Les chercheurs ont montré que des molécules d’hémoglobine peuvent spontanément s’adsorber à la surface de nanoparticules de silice. Ils observent alors, qu’ainsi piégée, l’hémoglobine conserve sa structure et conserve sa fonction de capture du dioxygène de la même manière que dans un globule rouge. Transporté par un « véhicule » bien plus petit, le dioxygène pourrait être libéré même dans un capillaire « asphyxié » par une occlusion vasculaire. Ces substituts sanguins seraient aussi particulièrement indiqués pour le traitement de certaines anémies comme celle provoquée par la drépanocytose. Cette maladie génétique entraîne une altération de l’hémoglobine et une déformation des globules rouges, à l’origine d’une mauvaise circulation sanguine (2).

Dans le domaine de l’oncologie, on souligne le rôle des nanoparticules d’oxyde de fer synthétisées par des bactéries qui ont montré une affinité pour les cellules tumorales de la prostate implantées chez la souris. Ce sont des « magnétosomes », des nano-aimants qui présentent un fort potentiel d’utilisation en médecine. En particulier, l’absorption de lumière par le corps minéral de ces aimants leur permet de restituer un excès de chaleur d’une dizaine de degrés dans les cellules où ils se sont concentrés. En associant une source laser et des magnétosomes ayant une affinité pour les cellules tumorales ciblées, il est ainsi possible de détruire ces cellules par thérapie photothermique (3).

Quels risques pour l’Homme

Comme toute activité humaine, les nanotechnologies comportent des risques. Une nano-écotoxicologie ainsi qu’une nano-épidémiologie doivent être développées afin d’anticiper ces problématiques. Il s’ouvre ainsi une opportunité pour les jeunes étudiants en pharmacie.

L’utilisation de nanotechnologies prête à des débats sociaux et politiques. Certains se font les défenseurs inconditionnels de cette nouvelle industrie qui pourrait selon eux, faire disparaître la pauvreté à la surface de la terre. D’autres, à l’inverse, réclament des mesures draconiennes pour contrer les risques de cette innovation. L’imposition d’un moratoire a d’ailleurs été revendiquée par différents organismes de défense de l’environnement.

En conclusion, l’utilisation des nanotechnologies est en plein essor dans le monde industrialisé, plusieurs pays investissant des sommes d’argent colossales dans ce champ d’activité. Les secteurs potentiels d’application des nanotechnologies sont énormes et d’une portée sans précédent. De nombreux organismes internationaux ont débuté leur réflexion sur le sujet et plusieurs rapports sur les impacts ont été produits à l’heure actuelle. Cependant, les connaissances sur les impacts des nanotechnologies sur l’environnement et la santé restent insuffisantes.

 

1.https://www.inserm.fr/information-en-sante/dossiers-information/nanotechnologies
2. Devineau S, Kiger L, Galacteros F et al. Manipulating hemoglobin oxygenation using silica nanoparticles: a novel prospect for artificial oxygen carriers. Blood Advances 2018 2:90-94
3. Plan Sangnier A1, Preveral S2, Curcio A et al. Targeted thermal therapy with genetically engineered magnetite magnetosomes@RGD: Photothermia is far more efficient than magnetic hyperthermia. J Control Release. 2018 Jun 10;279:271-281.

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