Le cancer

Etape 1 : Principe d’activité/inactivité

Quand les nanoparticules ne sont pas activées, elles n’ont aucun effet, car elles sont inertes. Sous activation par des rayons X, l’on observe ce qui suit (Figure 49): • les rayons X sont absorbés par l’oxyde métallique, Cela signifie qu’un photon X va interagir avec l’électron d’un atome et créer : a) une lacune, b) un électron avec une énergie cinétique et c) le photon incident, qui, ayant perdu une partie de cette énergie, pourra participer aux interactions ultérieures. La probabilité d’absorption d’un photon par un élément étant proportionnelle à son numéro atomique (Z), le cœur de la nanoparticule va générer les mêmes types d’effets que ceux de l’eau, mais bien supérieurs, en ordre de grandeur. • l’électron créé va traverser le milieu cellulaire et perdre son énergie en interagissant plusieurs fois avec les molécules d’eau (présentes dans tous les tissus), créant des radicaux libres (principaux responsables des atteintes cellulaires recherchées) ; • la lacune qui a été créée à l’intérieur de l’atome va revenir à son état initial en prélevant un électron d’une molécule d’eau du milieu ambiant. Ainsi, l’irradiation par rayons X peut être appliquée à plusieurs reprises sur les mêmes nanoparticules, car celles-ci retrouvent leur état initial après avoir interagi avec les photons X [236].  Figure 49: Mécanisme d’action des nanoparticules nanoXrayTM [236]. 

Etape 2 : Les dommages cellulaires

Les radicaux libres générés par les électrons éjectés à partir de l’oxyde métallique et de l’eau sont très réactifs: ils ont tendance à détruire les liaisons covalentes des molécules qu’ils rencontrent. Ils vont ainsi causer des dommages non spécifiques aux cellules entourant les nanoparticules ou tout le long du parcours suivi par les électrons lors de leurs multiples interactions avec le milieu environnant.

  Etape 3 : Actions ultérieures sur les cellules

La destruction cellulaire résultante est induite par l’effet habituel des radicaux libres, comme en radiothérapie, mais elle est accrue grâce aux nanoparticules activées par rayons X, dont le mode d’action est analogue à celui des radiations ionisantes sur les systèmes biologiques. 1Etant donné que l’interaction des nanoparticules nanoXrayTM avec les rayons X (et secondairement avec les systèmes biologiques) pourrait différer suivant la nature, la dose et le débit des irradiations, plusieurs sources d’énergie ont été explorées. De même, la spécificité biologique des cancers, qui diffèrent des organes/tissus dont ils sont issus, a été prise en compte et plusieurs lignées de cancers humains ont été étudiées, selon leur origine et leur radiosensibilité (lignées radiorésistantes ou radiosensibles). Des études in vitro ont montré, pour une dose d’irradiation équivalente (2 grays), une viabilité cellulaire de 80 % chez des cellules exposées à une irradiation seule versus une viabilité cellulaire inférieure à 20 % pour des cellules traitées avec des nanoparticules activées par la radiothérapie, ce qui confirme une amplification significative de la dose déposée à l’intérieur de la tumeur. L’imagerie par tomographie informatisée (CT-scan) a montré que les nanoparticules, qui sont des entités radio-opaques, conservent durablement (plus de 41 jours) une dispersion satisfaisante à l’intérieur d’une tumeur greffée sur des souris (la figure 50). Figure 50: Tomographie informatisée : reconstruction en 3D de tumeurs (2 et 15 jours après administration intra-tumorale de nanoparticules) [236]. 105 Cela constitue un des aspects cruciaux de l’utilisation des nanoparticules nanoXrayTM chez l’Homme, car une seule administration du produit suffit pour un traitement complet. Ce principe a déjà été démontré chez des animaux porteurs d’une tumeur.