Imaginez une machine microscopique vibrante capable de pulvériser 99 % des cellules tumorales. C’est exactement l’objectif du marteau-piqueur moléculaire ! Cette innovation scientifique est en train de révolutionner la recherche contre le cancer. Comment une telle prouesse technique est-elle possible ? L’éminent chimiste J. Tour nous le révèle dans l’une de ses études phares. Laissez-vous guider et plongez au cœur d’une avancée médicale chargée d’optimisme !

Comment des molécules vibrantes peuvent-elles détruire un cancer ?

Tout commence par une découverte étonnante

En 1999, Ben Feringa et son équipe de chimistes identifient des molécules capables de transformer l’énergie de la lumière en mouvements rotatifs. On assiste à la naissance des moteurs moléculaires de type Feringa dont l’utilisation permet de perturber la structure des cellules tumorales.

Deux décennies plus tard, des chercheurs américains mettent au point des modèles encore plus performants. Ce sont les marteaux-piqueurs moléculaires nouvelle génération dont l’oscillation mécanique dépasse 1 million de fois la vitesse de ceux d’origine (1).

Un mécanisme révolutionnaire

Oubliez l’idée d’une minuscule machine que l’on introduirait dans l’organisme ! Lorsque l’on parle de moteur, il s’agit davantage d’une métaphore. Les marteaux-piqueurs moléculaires sont en réalité des molécules d’aminocyanine, un marqueur fluorescent couramment utilisé en imagerie biomédicale.

Pour fonctionner, la chaîne d’atomes d’aminocyanine doit être activée par des ondes bien spécifiques du spectre électromagnétique, que l’on nomme la lumière proche infrarouge.

Quand il reçoit la source lumineuse appropriée, le marteau-piqueur moléculaire se met à vibrer de façon extrêmement rapide, soit plusieurs milliards d’oscillations par seconde. Ces vibrations synchronisées, qui font penser aux mouvements de l’engin de chantier, sont appelées plasmons. La force mécanique du marteau-piqueur est telle qu’elle pulvérise littéralement la membrane externe de la cellule ! Ceci conduit à une nécrose, c’est-à-dire à la mort de cette dernière.

Que révèle l’étude phare de J. Tour sur le marteau-piqueur moléculaire ?

En décembre 2023, dans la revue de renom Nature Chemistry, James Tour et Ciceron Ayala-Orzco ont publié leurs travaux sans précédent. Voici ce qu’ils dévoilent :

Des chiffres clés

Les essais ont été menés sur des cellules de mélanome humain cultivées in vitro. Les résultats montrent une efficacité de 99 %, soit la destruction quasi totale des échantillons tumoraux par l’action mécanique des marteaux-piqueurs moléculaires.

Les chercheurs ont également testé leur procédure in vivo, sur des souris atteintes d’un cancer de la peau. Les chiffres indiquent 50 % de réussite pour ce type d’expérimentation, soit une rémission complète pour la moitié des cobayes après sept mois de traitement.

Une prouesse technique qui élargit les possibilités thérapeutiques

Une avancée supplémentaire concerne la profondeur de pénétration des ondes proches infrarouges dans les tissus organiques. Celle-ci avoisine les 10 centimètres, contre 0,5 avec les machines de première génération. C’est un progrès majeur qui ouvre de réelles possibilités de traitement pour les tumeurs enfouies ou difficiles d’accès.

Les auteurs imaginent également les implications d’une thérapie mécanique pour des lésions malignes opérées. Grâce à ce type d’intervention, les cellules malades résiduelles pourraient être éliminées sans endommager les tissus sains environnants. (2)

Dernier fait remarquable : les cellules tumorales paraissent incapables de développer des résistances face aux puissantes forces du marteau-piqueur. Une fois traitées, elles semblent irrémédiablement détruites. Cette technique pourrait donc représenter une solution pour les cancers récidivants ou qui ne répondent pas aux protocoles de soins conventionnels.

Globalement, les récentes découvertes autour du marteau-piqueur moléculaire sont tout simplement passionnantes ! Elles ouvrent des perspectives prometteuses dans le traitement des carcinomes. En élargissant les options disponibles, les moteurs moléculaires sont en voie de devenir le 5ᵉ pilier thérapeutique aux côtés des chirurgies, radiothérapies, chimiothérapies et immunothérapies actuelles. L’enjeu pour les années à venir consistera à adapter la procédure à l’Homme, puis à franchir toutes les étapes de validation clinique, pour espérer un jour, vaincre le cancer.

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Émiline Lapre, pour e-writers
Article rédigé lors du cursus de formation en rédaction web chez FRW.
Article relu par Cécile, tutrice de formation chez FRW.

Sources :
(1) Ayala-Orozco C, Galvez-Aranda D, Corona A, Seminario J.M, Rangel R, Myers J.N & James M. Tour. Molecular jackhammers eradicate cancer cells by vibronic-driven action. Nature Chemistry (Dec 2023)
(2) Ayala-Orozco C, Li G, Li B, Vardanyan V, Kolomeisky AB, Tour JM. How to Build Plasmon-Driven Molecular Jackhammers that Disassemble Cell Membranes and Cytoskeletons in Cancer. Adv Mater. (Jan 2024).

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