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En soignant les soldats blessés pendant la guerre de Crimée, l’infirmière pionnière Florence Nightingale a qualifié l’air frais et la lumière d’outils essentiels pour améliorer l’hygiène et réduire les infections. De nos jours, l’oxygène et la lumière jouent à nouveau un rôle clé en médecine, cette fois dans le cadre de la lutte contre les cancers.
La thérapie photodynamique (PDT pour photodynamic therapy) combine la lumière avec une molécule organique photosensible appelée photosensibilisateur. «Lorsque les photosensibilisateurs sont administrés à une tumeur et irradiés par la lumière, ils transfèrent de l’énergie à l’oxygène», explique Sergio Moya, coordinateur du projet OXIGENATED, rattaché au Centre de recherche coopérative en biomatériaux CIC biomaGUNE en Espagne.
«Cela peut induire une série de réactions qui provoquent la destruction des cellules malignes et activent le système immunitaire.» Ces événements sont susceptibles de conduire à l’éradication de la tumeur.
L’un des principaux avantages de la PDT est qu’elle est extrêmement ciblée. En limitant la lumière et les photosensibilisateurs à la tumeur, les dommages collatéraux aux tissus sains d’autres zones du corps peuvent être en grande partie évités. Toutefois, la présence d’oxygène est essentielle à l’efficacité de la PDT.
«Le problème est que les tumeurs se caractérisent souvent par une disponibilité limitée en oxygène», fait remarquer Sergio Moya. «Si nous pouvions augmenter la disponibilité de l’oxygène dans l’environnement de la tumeur afin de favoriser l’action du photosensibilisateur, nous pourrions améliorer les effets de la thérapie photodynamique.»
De nouvelles façons de transporter l’oxygène
Tel a été le principal objectif du projet OXIGENATED, lancé en mars 2019 et entrepris avec le soutien du programme Actions Marie Skłodowska-Curie. «Dès le départ, notre objectif a consisté à trouver une nouvelle façon de transporter à la fois l’oxygène et les photosensibilisateurs vers le site de la tumeur», explique Sergio Moya. «Nous avons constaté que l’amélioration de la disponibilité de l’oxygène pour initier les réactions d’oxydation augmenterait l’efficacité de la thérapie photodynamique.»
Pour atteindre cet objectif, l’équipe du projet a développé des nanoparticules à base d’hémoglobine, le transporteur naturel de l’oxygène dans le corps, présente dans les globules rouges. L’hémoglobine non modifiée ne peut pas être administrée directement, car elle risque de causer des effets secondaires dans l’organisme.
«Notre travail a donc consisté à concevoir, construire et caractériser des nanoparticules avec des noyaux d’hémoglobine», explique Sergio Moya. «Celles-ci pourraient alors être utilisées pour délivrer de l’oxygène en toute sécurité, sans aucun effet indésirable.»
L’hémoglobine a ainsi pu être piégée dans des matrices polymères ou protéiques. Cette technique s’est avérée capable de prévenir l’exposition de l’hémoglobine dans la circulation sanguine, tout en conservant sa capacité à transporter et à acheminer l’oxygène.
Promouvoir les techniques de traitement non invasif du cancer
En améliorant ainsi l’efficacité de la PDT, Sergio Moya et son équipe espèrent offrir une alternative intéressante aux chimiothérapies et autres méthodes plus invasives de traitement du cancer. Le projet, qui doit s’achever en août 2024, a déjà démontré que cette possibilité est éminemment envisageable.
«Jusqu’à présent, les expériences ont été réalisées avec des cultures cellulaires in vitro», ajoute Sergio Moya. «Au cours de la phase suivante du projet, nous réaliserons des expériences in vivo afin de démontrer la fonctionnalité de ces nanoparticules.»
En favorisant les échanges internationaux et l’implication de jeunes chercheurs, le projet a voulu s’assurer que la recherche dans ce domaine prometteur se poursuivra à plus long terme.
«Avec l’assouplissement des restrictions liées à la COVID, nous avons été en mesure de reprendre rapidement les échanges de chercheurs», déclare Sergio Moya. «Dans les mois à venir, davantage de chercheurs pourront bénéficier d’un travail à l’étranger, tout en s’attaquant à l’objectif principal du projet, qui est de démontrer l’efficacité de cette nouvelle technique.»
Outre la réduction de la charge financière pesant sur les systèmes de santé, les thérapies efficaces peu invasives telles que le traitement photodynamique amélioré contribueront à optimiser les résultats en matière de santé et la qualité de vie des patients atteints d’un cancer. Comme le disait Florence Nightingale: «La vie est un magnifique cadeau».