Des scientifiques russes remplacent les nanoparticules d'or pour le traitement du cancer par laser
Des chercheurs russes ont trouvé un moyen de remplacer les nanoparticules d'or coûteuses utilisées en thérapie photothermique du cancer par des alternatives plus abordables. Cela permettra de détruire en toute sécurité les tumeurs inopérables en raison de leur proximité avec des organes vitaux.
Thérapie sans or : comment des physiciens russes ont rendu le traitement du cancer plus précis, abordable et sûr
Introduction
Imaginez une tumeur qui se développe dans le nerf optique ou qui enveloppe l'artère carotide. Un chirurgien ne peut pas l'enlever sans rendre le patient aveugle ou provoquer un accident vasculaire cérébral. La chimiothérapie attaque tout le corps sans discernement, ne faisant pas la distinction entre les cellules saines et malades. Dans de tels cas, la médecine se tourne vers la thérapie photothermique, une méthode où des nanoparticules sont injectées dans la tumeur, chauffent sous irradiation laser et brûlent littéralement le cancer de l'intérieur. Cela ressemble à de la science-fiction, mais cette approche est déjà utilisée dans les cliniques. Le problème est que jusqu'à récemment, les « consommables » étaient l'or et l'argent, chers, dangereux en cas d'accumulation à long terme et nécessitant un traitement chimique complexe. Des scientifiques russes de l'École polytechnique de Perm et du Centre d'études avancées de Moscou, en collaboration avec des collègues des Émirats arabes unis et de France, ont trouvé une solution : ils ont créé des nanoparticules de diséléniure de tungstène et de diséléniure de palladium, qui se sont avérées moins chères, plus sûres et plus efficaces que celles en or.
Détails de l'événement et chronologie
L'étude, publiée dans la revue Applied Surface Science, est le résultat d'une collaboration internationale réunissant des physiciens, des chimistes et des spécialistes des matériaux de Russie, des Émirats arabes unis et de France. Un rôle clé dans le projet a été joué par le professeur Alexander Syuy, docteur en sciences physiques et mathématiques, du département de physique générale de l'Université polytechnique nationale de recherche de Perm (PNRPU).
Pour la première fois au monde, des scientifiques ont synthétisé des nanoparticules sphériques à partir de dichalcogénures de métaux de transition — diséléniure de tungstène et diséléniure de palladium — en utilisant des impulsions laser ultra-courtes. La durée de l'éclair utilisé pour la synthèse se mesure en femtosecondes — millionièmes de milliardième de seconde. Crucialement, la méthode de synthèse est « propre » : les nanoparticules se forment directement dans l'eau, sans ajout de stabilisants toxiques généralement nécessaires pour empêcher l'agrégation des particules. Leur propre charge électrique maintient les sphères séparées, et leur forme parfaitement ronde leur permet de circuler en toute sécurité dans la circulation sanguine et de pénétrer les parois vasculaires perméables des tumeurs.
Les résultats sont impressionnants. L'efficacité de conversion du rayonnement infrarouge en chaleur a atteint 71 % pour les particules à base de tungstène et 81 % pour celles à base de palladium. Mais la principale découverte ne réside pas dans les chiffres d'efficacité, mais dans l'effet « interrupteur » découvert. Deux matériaux très similaires se comportent de manière fondamentalement différente sous irradiation laser. Le diséléniure de tungstène chauffe strictement à une seule longueur d'onde (770 nm) — si le laser est désaccordé, le chauffage s'arrête presque. Le diséléniure de palladium, en revanche, absorbe la lumière aussi efficacement sur une large gamme de 650 à 950 nm. Cela donne au médecin un choix sans précédent : un chauffage précis pour les tumeurs près des nerfs et des vaisseaux sanguins, ou un chauffage large pour les grosses tumeurs, le tout au sein de la même plateforme technologique.
Impact et importance
L'importance de ce développement dépasse largement une publication de laboratoire. Il attaque trois limitations clés qui ont freiné la propagation de la thérapie photothermique pendant des décennies — et les attaque simultanément.
Coût. Les nanoparticules modernes pour la thérapie photothermique sont principalement en or. Le marché des nanobâtonnets d'or était estimé à environ 185,9 millions de dollars en 2024 et croît d'environ 10 % par an, en grande partie grâce aux applications en oncologie. Les nanocapsules d'or coûtent environ 200 dollars le gramme, avec un volume de production annuel d'environ 300 kg. Le tungstène est un métal industriel utilisé dans les lampes à incandescence ; le palladium est moins cher que l'or. Remplacer les métaux précieux par des composés plus abordables pourrait réduire radicalement le coût d'un traitement, qui aujourd'hui se chiffre en milliers de dollars par procédure.
Toxicité. L'or est inerte en vrac, mais sous forme de nanoparticules, il s'oxyde avec le temps et libère des ions qui s'accumulent dans le foie et la rate. Pire — pour empêcher les nanoparticules de s'agglutiner en solution, on les recouvre de stabilisants, dont beaucoup sont toxiques pour les cellules. L'argent s'oxyde encore plus activement que l'or. Les nouvelles nanoparticules sont synthétisées dans de l'eau pure sans aucun réactif supplémentaire — le problème de la toxicité du revêtement est complètement éliminé.
Contrôlabilité. L'or ne chauffe qu'en surface, les ingénieurs doivent donc donner aux particules des formes complexes — étoiles, pointes, bâtonnets. Cela complique et augmente les coûts de production. Les nouveaux matériaux chauffent dans tout leur volume, ce qui non seulement augmente l'efficacité mais rend aussi les particules technologiquement plus simples. Et la capacité de passer d'un chauffage précis à un chauffage large simplement en choisissant un matériau différent est une nouvelle qualité totalement inaccessible avec les prototypes en or.
Pour l'oncologie, la signification pratique est que les tumeurs actuellement considérées comme inopérables — celles qui ont envahi des structures vitales — ont désormais une chance réaliste de traitement sans endommager les tissus environnants. Pour le marché des nanotechnologies médicales, cela signifie l'émergence d'une alternative aux chaînes d'approvisionnement axées sur l'or, actuellement contrôlées par un cercle limité de producteurs de métaux précieux.
Réactions des acteurs clés
L'information sur le développement a été officiellement diffusée par le service de presse du ministère russe de l'Éducation et de la Science et reprise par les grands médias russes — Interfax, Argumenty i Fakty, Gazeta.Ru, Nauchnaya Rossiya. La publication dans la revue internationale à comité de lecture Applied Surface Science a assuré la légitimité des résultats dans la communauté scientifique mondiale.
Le professeur Alexander Syuy lui-même, dans des commentaires à la presse, a souligné l'avantage clé de la méthode : « C'est un grand avantage par rapport aux particules d'or et d'argent, qui doivent être recouvertes de substances toxiques pour éviter qu'elles ne collent entre elles. Et la forme sphérique a été choisie pour une raison : contrairement aux fragments pointus ou aux flocons plats, les sphères voyagent en toute sécurité dans la circulation sanguine et pénètrent facilement dans la tumeur sans endommager les tissus sains. »
La co-auteur internationale — des chercheurs des Émirats arabes unis et de France — renforce encore la crédibilité des résultats. Une telle collaboration réduit le risque que le développement soit perçu uniquement comme un projet local et ouvre la voie à d'autres essais cliniques conjoints dans différentes juridictions.
Parallèlement, il convient de noter que l'intérêt pour la synthèse laser de nanoparticules pour la biomédecine n'est pas isolé. À l'Institut d'ingénierie physique de Moscou (MEPhI), des travaux sont également en cours pour créer des nanoparticules « super-contraste » pour l'IRM et le diagnostic par tomodensitométrie, ainsi que des radiosensibilisateurs pour la radiothérapie — le tout en utilisant des lasers femtosecondes. Tout un domaine émerge dans lequel les écoles scientifiques russes possèdent de sérieuses compétences.
Prévisions et conclusions
Le développement en est encore au stade de la recherche en laboratoire, et il est important de le souligner. Un long chemin reste à parcourir avant l'application clinique : essais précliniques sur les animaux, puis phases d'essais cliniques sur les humains, et obtention des approbations réglementaires. L'expérience montre que ce processus prend de 5 à 10 ans même dans un scénario optimiste.
Cependant, la direction est clairement tracée. La thérapie photothermique cesse d'être une procédure de niche et coûteuse et commence à évoluer vers une accessibilité de masse. Lorsque des matériaux industriels synthétisés dans l'eau avec un seul éclair laser sont proposés à la place de l'or avec sa volatilité et sa demande croissante (le marché croît de 10 % par an), l'équation économique change radicalement.
L'effet « interrupteur » découvert — changer le type de chauffage simplement en remplaçant le matériau — semble particulièrement prometteur. À l'avenir, cela pourrait conduire à la création de toute une palette de nanoparticules aux propriétés optiques prédéterminées, adaptées à une situation anatomique spécifique — la nanomédecine personnalisée dans le vrai sens du terme.
Le principal défi est le passage à l'échelle. La synthèse laser femtoseconde produit des particules idéales de qualité laboratoire, mais la question de savoir si la technologie peut les produire en volumes suffisants pour la pratique clinique tout en maintenant un faible coût reste ouverte. Néanmoins, l'équipe internationale et la publication dans une revue de haut rang donnent à penser que le projet recevra les ressources nécessaires pour répondre à cette question.
La science russe a une fois de plus marqué les esprits dans un domaine combinant physique, science des matériaux et médecine — et a proposé une solution qui pourrait rendre le traitement du cancer non seulement plus efficace, mais aussi nettement plus abordable pour les patients du monde entier.
— Editorial Team
Aucun commentaire pour le moment.