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Edouard Alphandéry
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Tumeur du cerveau : la piste prometteuse des magnétosomes

Résultats scientifiques

Le glioblastome est le cancer du cerveau le plus fréquent chez l’adulte. Malgré des avancées thérapeutiques significatives réalisées ces dernières années, le glioblastome demeure un cancer particulièrement résistant aux traitements conventionnels. Une nouvelle approche thérapeutique, fondée sur l’hyperthermie magnétique pour provoquer la destruction des cellules tumorales par un chauffage localisé de nanoparticules, a été développée sous la direction d’Edouard Alphandéry de l’Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie, au sein de la start-up Nanobacterie et en collaboration avec des équipes des hôpitaux universitaires de la Pitié-Salpêtrière et de Bicêtre. Ces études préliminaires ouvrant la voie à des essais cliniques ont été publiées  dans les revues Biomaterials, Journal of Controlled Release, et Theranostics les 13 juillet, 21 juin et 13 octobre 2017 respectivement.

 

Un traitement par hyperthermie magnétique est déjà proposé dans plusieurs hôpitaux en Allemagne pour traiter les patients souffrant de glioblastome, mais il doit encore être optimisé pour démontrer un bénéfice incontestable pour les patients.

La start-up Nanobacterie, créée en 2008 et installée sur le campus de l’université Paris XI (Orsay), a mis au point un traitement contre le cancer par cette technique d‘hyperthermie magnétique avec plusieurs innovations qui améliorent l’efficacité du traitement. Dans le cadre des recherches effectuées par cette start-up, les chercheurs ont pratiqué des tests à partir de magnétosomes, des nanoparticules produites par des bactéries magnétiques, qui sont de plus grande taille et chauffent donc mieux que les nanoparticules chimiques couramment utilisées pour les applications médicales. L’autre spécificité des magnétosomes vient de leur arrangement en chaînes qui les empêchent de s’agréger, une propriété essentielle pour les applications médicales, notamment pour éviter les embolies et permettre un chauffage homogène dans la tumeur.

Lors d’une première étude (1) des chaînes de magnétosomes directement extraites des bactéries magnétotactiques, ont été introduites dans des tumeurs intracérébrales de souris souffrant de glioblastome. Elles ont ensuite été activées à l’aide de plusieurs séances d’application d’un champ magnétique alternatif. La quantité de magnétosomes introduite dans la tumeur ainsi que les propriétés du champ magnétique appliqué (fréquence et intensité), ont été ajustées pour induire une élévation modérée de la température (< 4 °C) pendant les séances de traitement. Il a pu ainsi être constaté la disparition des tumeurs, et de plus, à la suite de l’application du champ magnétique alternatif, il a été mis en évidence un mécanisme de relargage des endotoxines présentes à la surface des chaines de magnétosomes pouvant entrainer une activation du système immunitaire contre la tumeur.    

En se fondant sur ces résultats très encourageants, les chercheurs ont effectué une seconde étude en vue de la transposition de la technique à l’homme (2). Ils ont nettoyé les magnétosomes en enlevant la matière organique et les endotoxines entourant leur cœur minéral et ils ont formulé les magnétosomes en couvrant ce cœur de poly-L-lysine afin d’obtenir une suspension injectable de magnétosomes apyrogènes et stables. Ces magnétosomes administrés dans les mêmes glioblastomes que lors de la première étude, ont été exposés à plusieurs séances d’application d’un champ magnétique alternatif. Ceci a permis de chauffer la tumeur jusqu’à sa disparition totale chez l’ensemble des souris traitées un mois après le démarrage du traitement.

Les résultats des deux premières études ont été obtenus sur des souris partiellement immuno-déficientes. Lors d’une troisième étude (3), des souris immunocompétentes ont été utilisées pour examiner si la présence d’un système immunitaire complet (primaire et secondaire) modifiait l’efficacité de la thérapie. Des glioblastomes murins (GL-261) ont été implantés sous la peau de souris et après injection en leur centre de la suspension de magnétosomes apyrogènes, le champ magnétique alternatif a été appliqué plusieurs fois. Ceci a réussi à faire disparaitre les tumeurs.

Ces trois études ont permis d’établir qu’un effet thérapeutique majeur sur l’ensemble de la tumeur pouvait être obtenu alors que les magnétosomes n’en occupent qu’une partie. Les tumeurs de glioblastome étant diffuses et donc difficiles à couvrir entièrement de nanoparticules, ceci semble être une propriété essentielle pour assurer la meilleure efficacité du traitement chez l’homme. Il a également été observé un temps de résidence des magnétosomes dans la tumeur plus long que pour les nanoparticules chimiques. Ceci permet une réactivation prolongée du traitement, une autre propriété  intéressante pour le traitement du glioblastome qui est une tumeur très agressive pouvant donc nécessiter un nombre important de séances d’application du champ magnétique pour mener à une éradication totale de la tumeur.

Les chercheurs envisagent maintenant de procéder à des essais cliniques dédiés aux patients souffrant de glioblastome, lorsque la formulation du produit à base de magnétosomes aura été finalisée, les tests de toxicité réglementaire achevés, et les paramètres du traitement optimisés au cours d’études précliniques.

 

Equipes ayant collaboré à ces travaux :

  • Nanobacterie SARL, 36 Boulevard Flandrin, 75116, Paris.
  • IMPMC, UMR 7590 CNRS, UPMC, 4 Place Jussieu, 75005, Paris.
  • Inserm U1127, CNRS UMR 7225, Sorbonne Universités, UPMC UMR S 1127,
  • ICM, F-75013, Paris. AP-HP, Hôpitaux Univ. La Pitié Salpêtrière-Charles Foix, Service de Neurologie 2(Mazarin), 47-83 boulevard de l'Hôpital, 75013, Paris. 
  • Laboratoire de Neuropathologie, GHU Paris-Sud-Hôpital Bicêtre, 78 rue du Général Leclerc, 94270 Le Kremlin Bicêtre.
  • Institute of Anatomy, UZH University of Zurich, Institute of Anatomy, Winterthurerstrasse 190, CH-8057, Zurich, Switzerland.
  • Institut de Physique du Globe de Paris, Sorbonne Paris Cité, Univ. Paris Diderot, UMR 7154 CNRS, 1 rue Jussieu, 75005 Paris, France.

 

Image retirée.
Figure : Images de microscopie électronique à transmission d’une bactérie magnétotactique, (a), et de chaînes de magnétosomes extraites de ces bactéries, (b). (c) Protocole de traitement des tumeurs de glioblastome intracrâniennes (U87-Luc) à l’aide des magnétosomes et du champ magnétique alternatif. (d) Température atteinte lors de la première session de chauffage. (e) Diminution du volume d’une tumeur de glioblastome humain (U87-Luc) implantée chez une souris à la suite du traitement. Images histologique et photographique montrant l’absence de tumeur chez la souris traitée 120 jours après le début du traitement. (f) Protocole de traitement de tumeurs de glioblastome sous-cutanées (GL-261) à l’aide des magnétosomes et du champ magnétique alternatif. (g) Température atteinte lors de la première session de chauffage. (h) Diminution du volume d’une tumeur de glioblastome sous-cutanée (GL-261) à la suite du traitement. Images histologique et photographique montrant l’absence de tumeur chez la souris traitée 60 jours après le début du traitement.

© Nanobacterie SARL

 

 

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