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Plusieurs équipes de recherche sont en train de mettre au point des appareils microscopiques capables de cibler et d'anéantir les cellules cancéreuses.

par Denis Hadzovic | 2 juin 2020

Robots auto­nomes

Dans les labo­ra­toires de l’Ins­ti­tut Max-Planck, à Stutt­gart, des mouve­ments minus­cules font avan­cer la science à grand pas. Mercredi 20 mai, les cher­cheurs alle­mands ont présenté un robot micro­sco­pique qui ressemble à un leuco­cyte. Produit dans la moelle osseuse, ce globule blanc qui circule dans le sang joue un rôle primor­dial dans la défense de l’or­ga­nisme face aux infec­tions. En copiant la forme, la taille et les capa­ci­tés du leuco­cyte, le nano­ro­bot pour­rait révo­lu­tion­ner les trai­te­ments de certaines mala­dies, et même guérir des cancers.

Pour cela, le nano­ro­bot va navi­guer direc­te­ment dans les couches profondes des tissus de l’or­ga­nisme, comme seul le leuco­cyte en est capable. Il accé­dera ainsi à des chemins actuel­le­ment hors d’at­teinte, explique Metin Sitti, direc­teur du dépar­te­ment des systèmes intel­li­gents de l’Ins­ti­tut Max-Planck. Grâce à ses proprié­tés magné­tiques, le robot peut être télé­guidé par les scien­ti­fiques une fois propulsé dans les vais­seaux sanguins. Élaboré à partir de micro-parti­cules de verre, l’ap­pa­reil a un diamètre de 8 micro­mètres. D’un côté, il est recou­vert d’une fine pelli­cule de nickel et d’or, tandis que l’autre face est dotée de molé­cules spéci­fiques qui peuvent recon­naître et combattre des cellules cancé­reuses.

« Grâce aux champs magné­tiques qu’ils utilisent, nos nano­ro­bots peuvent navi­guer à contre-courant dans un vais­seau sanguin arti­fi­ciel, ce qui est diffi­cile vu la puis­sance du flux sanguin et l’en­vi­ron­ne­ment rempli de cellules. Nos robots peuvent aussi recon­naître des cellules cancé­reuses de façon tota­le­ment auto­nome, grâce à leur revê­te­ment qui leur permet de libé­rer des molé­cules spéci­fiques tout en étant en mouve­ment », explique Yunus Alapan, cher­cheur et auteur de l’étude. Jusqu’ici, les nano­ro­bots ont permis d’iden­ti­fier et de loca­li­ser plusieurs cancers dans des orga­nismes arti­fi­ciels.

En 2018, des cher­cheurs de l’uni­ver­sité de l’Ari­zona avaient déjà déve­loppé des nano­ro­bots capables de détruire les tumeurs cancé­reuses. L’étude avait permis de tester l’ef­fi­ca­cité d’un système robo­tique auto­nome sur des souris ayant déve­loppé un cancer du sein, de l’ovaire, du poumon ou du méla­nome. Le but était d’in­ter­rompre le flux sanguin en direc­tion des tumeurs afin de les affai­blir à l’aide d’une protéine respon­sable de la coagu­la­tion sanguine : la throm­bine.

Les nano­ro­bots ont provoqué des lésions tissu­laires sur les cellules tumo­rales dans les 24 h après l’injec­tion, sans alté­rer les tissus sains. L’or­ga­nisme a ensuite éliminé la tumeur natu­rel­le­ment, mais au bout de trois jours, tous les vais­seaux tumo­raux présen­taient un throm­bus (caillot) qu’il fallait ensuite reti­rer. La méthode a donc de bonnes chances de fonc­tion­ner chez l’être humain mais les cher­cheurs alle­mands pensent avoir trouvé une meilleure solu­tion.

Les limites de l’in­fi­ni­ment petit

Le secteur des nano­ro­bots char­rie autant d’es­poirs que de dollars. En Répu­blique tchèque, le direc­teur de l’Ins­ti­tut de tech­no­lo­gie et de chimie de Prague Martin Pumera a déjà levé 11,5 millions d’eu­ros dans le déve­lop­pe­ment de nano­ro­bots. Sa société, Advan­ced Func­tio­nal Nano­ro­bo­tics, espère pouvoir trai­ter de nombreuses mala­dies, incluant les problèmes de ferti­lité, grâce à ses robots tueurs de cancers dont l’ef­fi­ca­cité a déjà été prou­vée sur des souris. En France, la start-up Eligo Bios­cience a levé près de 25 millions d’eu­ros depuis sa fonda­tion en 2014. Cela lui a permis de déve­lop­per un robot d’une taille de 40 nano­mètres, capable de cibler et de tuer certaines souches spéci­fiques d’une bacté­rie dans l’in­tes­tin. Il s’y connecte puis leur injecte de l’ADN afin de les anni­hi­ler.

Si ces socié­tés on tout inté­rêt à vanter leurs solu­tions révo­lu­tion­naires, les scien­ti­fiques font preuve de prudence. À l’Ins­ti­tut Max-Planck de Stutt­gart, ils prennent quelques pincettes pour évoquer l’ef­fi­ca­cité des nano­ro­bots. S’ils ont pu repé­rer leurs appa­reils dans des vais­seaux sanguins arti­fi­ciels grâce à des micro­scopes, et les guider en utili­sant des bobines élec­tro­ma­gné­tiques, « la réso­lu­tion des tech­no­lo­gies d’ima­ge­rie clinique n’est pas assez déve­lop­pée pour traquer les micro-robots à l’in­té­rieur d’un orga­nisme humain », explique Ugur Bozuyuk, coau­teur de l’étude. Un seul robot ne serait du reste pas suffi­sant pour trai­ter une infec­tion et il faudrait donc en contrô­ler un multi­tude pour que l’ef­fet théra­peu­tique soit suffi­sant. « Nous en sommes encore loin », recon­naît Ugur.

Pour le moment, les micro-robots ne sont capables de circu­ler qu’à travers certains tissus faciles d’ac­cès comme l’œil ou le tube diges­tif. L’en­vi­ron­ne­ment y est moins hostile que dans les vais­seaux, où le flux sanguin peut pertur­ber le travail de ces appa­reils. Or pour atteindre des zones plus profondes de l’or­ga­nisme, il n’y a qu’un seul chemin : la circu­la­tion sanguine, où les capa­ci­tés de mouve­ment des robots sont plus restreints.

Les équipes d’Eligo

Ces problèmes ne paraissent pas insur­mon­tables à Martin Pumera et Xavier Dupor­tet, le PDG d’Eligo. Le premier rêve d’un « porteur de médi­ca­ments qui traque les cellules malades et, lorsqu’il les atteint, libère des trai­te­ments, s’auto-détruit et dispa­raît. Vous utili­se­rez mille fois moins de médi­ca­ments et limi­te­rez les effets secon­daires avec une meilleure qualité de vie des patients soignés. » Le procédé serait le même du côté d’Eligo : « Nos nano­ro­bots pour­raient être embal­lés dans des pilules et être déli­vrés dans le système diges­tif où ils pour­ront bouger libre­ment pour se connec­ter à la bacté­rie ciblée », explique Xavier Dupor­tet.

De la même manière, un nano­ro­bot capable de se mouvoir dans les vais­seaux sanguins pour­rait appro­cher une cellule cancé­reuse afin d’y injec­ter de quoi la tuer. Une équipe de cher­cheurs saou­diens et espa­gnols vient de montrer comment les tumeurs pouvaient être détruites par un minus­cule fil de fer qui dissé­mine un médi­ca­ment anti-cancer tout en perfo­rant la membrane de leurs cellules. Ce n’est donc plus qu’une ques­tion de temps avant que ces scien­ti­fiques saou­diens, espa­gnols, alle­mands, améri­cains, français ou tchèques ne trouvent un moyen d’ap­pliquer leur procédé à l’être humain.


Couver­ture : Shut­ter­stock


 

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