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Les nanoparticules ultra-fines tuent les cellules cancéreuses de manière inhabituelle

Les scientifiques sont surpris de constater que les nanoparticules ultra-fluorescentes, initialement conçues pour éclairer les tumeurs à des fins de chirurgie, peuvent également tuer les cellules cancéreuses en déclenchant un type de mort cellulaire rarement observé.
Les particules ultra-fines tuent les cellules cancéreuses en absorbant le fer de leur environnement et en le transportant. Le processus, appelé ferroptose, rompt la membrane cellulaire.

Ils rapportent la découverte - et comment ils ont testé les nanoparticules dans les cultures cellulaires et les souris - dans le journal Nature Nanotechnologie.

L'un des principaux enquêteurs, Ulrich Wiesner, professeur d'ingénierie à l'université Cornell d'Ithaca (New York), a déclaré:

"Si vous deviez concevoir une nanoparticule pour tuer le cancer, ce serait exactement comme vous le feriez."

Les nanoparticules sont de minuscules particules dont au moins une dimension ne dépasse pas 100 nanomètres. Ils ont des propriétés inhabituelles comparées au même matériau à plus grande échelle, et les scientifiques et les ingénieurs les appliquent dans de nombreux domaines, notamment l'électronique et la biomédecine.

Les nanoparticules au centre de la nouvelle étude - appelées points de Cornell ou points C - sont des particules de silice ultra-fluorescentes, d’un diamètre de 5 nanomètres.

Ils ont été initialement développés par le professeur Wiesner il y a plus de 10 ans comme outil de chirurgie du cancer. Ils s'attachent aux cellules cancéreuses et les éclairent pour que les chirurgiens puissent voir où couper.

Les particules étaient également destinées à être utilisées pour l'administration ciblée de médicaments et la détection de l'environnement.

"Propriétés thérapeutiques intrinsèques"

La nouvelle étude montre que les points de Cornell ciblant le cancer peuvent tuer les cellules cancéreuses sans avoir à transporter de drogues.

L'auteur principale, Michelle Bradbury, directrice de l'imagerie peropératoire au Memorial Sloan Kettering Cancer Center de New York, a déclaré:

"En fait, c'est la première fois que nous avons montré que la particule possède des propriétés thérapeutiques intrinsèques."

"La particule est bien tolérée dans les tissus normalement sains", explique le professeur Wiesner, "mais dès que vous avez une tumeur et dans des conditions très spécifiques, ces particules deviennent des tueurs".

Les chercheurs ont découvert les propriétés anti-cancéreuses des points de Cornell lorsqu'ils essayaient de déterminer dans quelle mesure de grandes concentrations pouvaient être tolérées. Ils ont effectué plusieurs expériences sur plusieurs années.

Puis, à leur grande surprise, ils ont découvert que lorsque des doses élevées de points de Cornell recouverts de peptides étaient incubées avec des cellules cancéreuses - et en particulier lorsque les cellules étaient privées de nutriments - les particules prélevées dans l'environnement

La livraison du fer dans les cellules déclenche un type de mort cellulaire appelé ferroptose, qui rompt la membrane cellulaire. Ceci est différent de la mort cellulaire de fragmentation plus communément appelée apoptose.

'Vague de destruction'

Le Professeur Wiesner dit que seulement 24 à 48 heures après l'exposition aux points de Cornell, ils ont observé comment une "vague de destruction" balayait toute la culture des cellules cancéreuses.

Dans d'autres expériences, ils ont injecté de fortes doses de points de Cornell enrobés sur des souris greffées avec des tumeurs du mélanome et ont découvert qu'elles réduisaient les tumeurs sans provoquer d'effets indésirables.

Les auteurs concluent que leurs résultats montrent que "la ferroptose peut être ciblée par des nanoparticules de silice ultra-fine et qu'elles peuvent avoir un potentiel thérapeutique".

"Nous avons trouvé un autre outil auquel les gens n'ont pas du tout pensé jusqu'à présent. Cela a changé notre manière de penser les nanoparticules et ce qu'elles pourraient potentiellement faire".

Ulrich Wiesner

Les chercheurs envisagent maintenant de tester comment les points de Cornell fonctionnent avec d'autres thérapies standard dans différents types de tumeurs cancéreuses.

Ils veulent les rendre plus efficaces avant de commencer les tests chez l'homme. L'équipe explorera également des moyens d'adapter les particules pour cibler des types de cancer spécifiques.

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