L’utilisation des nanoparticules dans le traitement des tumeurs 

L’utilisation des nanoparticules dans le traitement des tumeurs 

L’utilisation des nanoparticules dans le traitement des tumeurs

L’utilisation de nanoparticules magnétiques n’a fait que croître depuis 40 ans offrant des possibilités diverses pour la médecine. Tout d’abord, ce sont des édifices moléculaires cristallins dont on peut contrôler la taille. De quelques nanomètres à plusieurs dizaines de nanomètres, soit de taille égale voir inférieure aux éléments biologiques comme une cellule (10-100 μm), un virus (20-450 nm), une protéine (5-50 nm) ou un gène (2 x 100 nm). On peut donc envisager de faire interagir ces nanoparticules avec ces éléments. Le terme de nanoparticule est généralement employé pour des particules de taille inférieure ou égale à 1 μm (11,17,37,57).De plus leur structure peut-être modifiée avec l’adjonction de molécules sur leur surface afin de favoriser ou éviter leur contact avec les éléments biologiques. Un contrôle du devenir de ces nanoparticules au sein de l’organisme est donc possible (56).Par ailleurs, ce sont des composés magnétiques, cette propriété fait d’eux des particules obéissant à la loi de Coulomb et peuvent donc être manipulées par un champ magnétique extérieur. Cette action à distance combinée à leur biocompatibilité permet d’envisager des applications diverses (3,17).Cela comprend la capacité à transporter et/ou immobiliser ces nanoparticules dans un tissu, de les adresser à un type cellulaire. De cette manière il serait possible de délivrer une autre molécule comme un principe actif ou un radionucléide sur un site ou tissu précis tel qu’une tumeur.Enfin ces nanoparticules soumises à un champ magnétique induit par un courant alternatif vont permettre la production d’énergie thermique, énergie qui peut-être utilisée pour augmenter la température d’un tissu localement par transfert thermique. Cette propriété est exploitée dans le traitement des tumeurs par l’hyperthermie qui permet une destruction locale du tissu tumoral sans effets délétères sur le tissu sain (38,41,42).De telles applications sont essentiellement dues aux propriétés magnétiques spécifiques de ces nanoparticules.Dans cette partie, nous allons revenir succinctement sur ces propriétés physico-chimiques et magnétiques, puis nous développerons les applications aboutissant à une thérapeutique anticancéreuse comme le transport de molécules de chimiothérapie et l’hyperthermie.

Propriétés physico–chimiques des nanoparticules ferromagnétiques

Les nanoparticules métalliques ont des propriétés physico-chimiques spéfifiques qui vont influencer leur comportement dans l’organisme. La réussite des applications dépend donc de la capacité à moduler ces propriétés pour obtenir le résultat escompté. Tout d’abord, les problèmes rencontrés ne sont pas les mêmes selon la voie d’administration utilisée : intra vasculaire (intra veineuse ou intra artérielle) ou intra tumorale. Lors d’administration intra vasculaire, les nanoparticules ne doivent pas s’agréger au risque d’entraîner une embolisation. La mise au point de suspensions stables est nécessaire pour la voie systémique (11), contrairement à la voie locale.Ensuite la diffusion des nanoparticules vers les tissus cibles doit être contrôlée. Brightman a démontré que les particules ferriques de 9 nm diffusent rapidement via les espaces intercellulaires pour atteindre une répartition uniforme dans le tissu en quelques minutes (75). Cependant il existe deux exceptions, les tissus situés derrière la barrière hémato-méningée et les tubules rénaux dont les espaces intercellulaires sont inférieurs au nanomètre du fait des jonctions serrées. La diffusion des nanoparticules est certainement aidée par le gradient de pression et de concentration du vaisseau vers les espaces intercellulaires. Néanmoins les nanoparticules de plus de 50-100 nm ne participent pas à ce phénomène de diffusion passive et vont se déposer sur les parois des vaisseaux, augmentant le risque de thrombus, mais pouvant être à l’origine d’applications thérapeutiques (17,75). Ce sont donc les nanoparticules de 5 à 10 nm de diamètre qui semblent être la forme adéquate pour l’hyperthermie.Enfin, il faut que les nanoparticules soient biocompatibles, or selon Babincova les nanoparticules magnétiques sont bien tolérées, par exemple les nanoparticules revêtues de dextran n’ont pas présenté de toxicité mesurable (DL50) (6) ou très supérieure aux doses thérapeutiques (18). Mais d’autres auteurs ont montré une cytotoxicité dont l’intensité est fonction du revêtement, ainsi un revêtement cationique s’est avéré être cytotoxique envers des cellules d’adénocarcinome mammaire (41).Une fois les nanoparticules dans le sang, elles sont rapidement recouvertes par des composés biologiques comme des protéines, un phénomène nommé opsonisation qui doit être contrôlé. L’opsonisation va rendre ces nanoparticules détectables par les cellules du système réticulo-hystiocytaire comme les macrophages circulants et les cellules de Kuppfer (56). Ceci permet de conclure que des applications in vivo vont nécessiter de modifier la surface des particules afin qu’elles ne soient pas détectables par le système réticulo-hystiocytaire (75).Les nanoparticules dont la surface est hydrophobe sont rapidement recouvertes de composés du plasma et éliminées de la circulation. Tandis que les nanoparticules hydrophiles n’entrent pas dans ce processus et sont éliminées plus lentement (75).De tels paramètres ont été pris en compte dans la mise au point de nanoparticules stables au sein de l’organisme, conduisant à l’utilisation de diverses molécules dont le dextran et ses dérivés, le polyéthylène glycol (PEG), l’acide folique, l’albumine (11,20,86). De telles modifications permettent d’augmenter l’absorption des nanoparticules par les cellules cancéreuses. Zhang a démontré une absorption accrue de nanoparticules lorsqu’elles sont revêtues de PEG et d’acide folique par des cellules tumorales mammaires (88).

Table des matières

Table des Figures
Introduction 
I. Traitement des tumeurs squelettiques chez l’animal et chez l’homme 
1.1/ Aspects biologiques et épidémiologiques 
1.1.1/ Au sein de l’espèce canine 
1.1.2/ Au sein de l’espèce féline 
1.1.3/ Chez l’homme
1.2/ Clinique et Diagnostic 
1.2.1/ Clinique 
1.2.2/ Imagerie médicale 
1.2.2.1/ Radiographies des os
1.2.2.2/ Radiographies pulmonaires
1.2.2.3/ Scintigraphie osseuse
1.2.2.4/ L’imagerie par résonance magnétique (IRM)
1.2.3/ Examens cytologique et histologique 
1.2.3.1/ Analyse cytologique : cytoponction à l’aiguille fine
1.2.3.2/ Analyse histologique : la biopsie
1.2.4/ Examens hémato-biochimiques 
1.3/ Traitement 
1.3.1/ Traitement chirurgical 
1.3.1.1/ L’amputation
1.3.1.2/ Traitement conservateur
1.3.2/ Traitement médical 
1.3.2.1/ Chimiothérapie
1.3.2.1.1/ Définition – Généralités
1.3.2.1.2/ Principe
1.3.2.1.3/ Applications cliniques
1.3.2.2/ Immunothérapie
1.3.2.2.1/ Définition – Généralités
1.3.2.2.2/ Principe et méthodes
1.3.2.2.2.1/ Immunothérapie passive
1.3.2.2.2.2/ Immunothérapie active
1.3.2.2.2.2.1/ Immunothérapie active non spécifique
1.3.2.2.2.2.2/ Immunothérapie active spécifique
1.3.2.2.2.3/ Thérapie génique
1.3.3/ Traitement physique 
1.3.3.1/ Radiothérapie
1.3.3.1.1/ Définition – Généralités
1.3.3.1.2/ Principe
1.3.3.1.3/ Méthodes
1.3.3.1.3.1/ Téléthérapie
1.3.3.1.3.1.1/ Orthovoltage
1.3.3.1.3.1.2/ Caesium 137 radioactif
1.3.3.1.3.1.3/ Cobalt 60 radioactif
1.3.3.1.3.1.4/ Accélérateur linéaire
1.3.3.1.3.2/ Curiethérapie
1.3.3.1.4/ Applications cliniques
1.3.3.2/ Hyperthermie
1.3.3.2.1/ Définition – Généralités
1.3.3.2.2/ Principe et méthodes
1.3.3.2.2.1/ Effets biologiques de l’hyperthermie
1.3.3.2.2.1/ A l’échelle tissulaire
1.3.3.2.2.2/ A l’échelle cellulaire
1.3.3.2.2.3/ A l’échelle moléculaire
1.3.3.2.2.2/ Méthodes
1.3.3.2.2.2.1/ Ondes électromagnétiques
1.3.3.2.2.2.1.1/ Radiofréquences
1.3.3.2.2.2.1.2/ Micro –ondes
1.3.3.2.2.2.2/ Ultrasons
II. L’utilisation des nanoparticules dans le traitement des tumeurs 
2.1/ Propriétés physico-chimiques des nanoparticules ferromagnétiques 
2.2/ Propriétés magnétiques des nanoparticules ferromagnétiques 
2.2.1/ Principaux types de comportements magnétiques des nanoparticules 
2.2.1.1/ Le diamagnétisme
2.2.1.2/ Le paramagnétisme
2.2.1.3/ Le ferromagnétisme
2.2.1.4/ Le superparamagnétisme
2.2.2/ Notion d’hystérésis 
2.3/ Utilisation en tant que transporteurs moléculaires 
2.3.1/ Principe 
2.3.2/ Essais cliniques 
2.4/ Utilisation en tant que générateurs d’énergie thermique 
2.4.1/ Généralités – principe 
2.4.2/ Mécanismes – méthodes 
2.4.3/ Essais cliniques 
III.Etude expérimentale 
3.1/ But de l’expérimentation 
3.2/ Protocole expérimental 
3.2.1/ Matériel 
3.2.1.1/ Les animaux
3.2.1.2/ Les chambres en titane
3.2.1.3/ Les nanoparticules de fer
3.2.2/ Méthodes 
3.2.2.1/ L’implantation animale
3.2.2.2/ Le suivi et obtention du matériel à analyser
3.2.2.3/ Etude histologique
3.2.2.4/ Microscopie électronique à transmission
3.3/ Résultats 
3.3.1/ Histologie du contenu des chambres 
3.3.1.1/ Microscopie optique
3.3.1.2/ Microscopie électronique
3.3.1.2.1/ Particules de 500 nm
3.3.1.2.2/ Particules de 150 nm
3.3.1.2.3/ Particules de 70 nm
3.3.2/ Histologie des noeuds lymphatiques 
3.3.1.1/ Microscopie optique
3.3.1.2/ Microscopie électronique
3.4/ Discussion 
Conclusion 
Bibliographie

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