Combattre les tumeurs avec des bactéries magnétiques

Des scientifiques du monde entier cherchent à savoir comment les médicaments anticancéreux peuvent atteindre le plus efficacement possible les tumeurs où ils doivent déployer leurs effets. L'une des possibilités consiste à utiliser des bactéries modifiées comme bacs qui transportent les substances actives à travers la circulation sanguine jusqu'aux tumeurs. Des chercheurs de l'ETH Zurich sont désormais parvenus à contrôler certaines bactéries de manière à ce qu'elles traversent efficacement la paroi des vaisseaux sanguins et pénètrent dans le tissu tumoral.

Les chercheurs dirigés par Simone Schürle, professeure de systèmes biomédicaux réactifs, ont utilisé comme bactéries modèles celles qui sont naturellement magnétiques parce qu'elles contiennent des particules d'oxyde de fer. Ces bactéries du genre Magnetospirillum réagissent aux champs magnétiques et peuvent être commandés de l'extérieur du corps par des aimants, voir à ce sujet un articles précédents dans Actualités ETH.

Exploiter les lacunes temporaires

Schürle et son équipe ont maintenant démontré en culture cellulaire et sur des souris qu'un champ magnétique rotatif dirigé vers la tumeur se prête particulièrement bien à la pénétration des bactéries dans la paroi des vaisseaux sanguins à proximité de la tumeur. Au niveau de la paroi vasculaire, le champ magnétique rotatif entraîne les bactéries dans un mouvement de rotation vers l'avant.

Pour mieux comprendre la pénétration de la paroi vasculaire, il est nécessaire de l'examiner en détail : la paroi vasculaire est la barrière entre la circulation sanguine et le tissu tumoral, qui est parcouru par de nombreux vaisseaux sanguins très fins. Elle est constituée d'une couche de cellules. Certaines molécules du flux sanguin peuvent se faufiler à travers les espaces étroits entre les cellules et ainsi traverser la paroi vasculaire. La taille de l'espace intercellulaire est régulée par les cellules de la paroi vasculaire. Temporairement, les cellules peuvent également ouvrir l'espace de manière à ce que d'autres cellules (et donc des bactéries) puissent traverser la paroi vasculaire.

Un entraînement puissant et une probabilité élevée

Un entraînement des bactéries via un champ magnétique tournant est efficace pour trois raisons, comme les chercheurs de l'ETH ont pu le montrer à l'aide d'expériences et de simulations informatiques. Premièrement, ce type de propulsion est particulièrement puissant, ce qui permet aux bactéries de se faufiler particulièrement bien à travers les espaces étroits entre les cellules. L'entraînement par un champ magnétique rotatif est dix fois plus puissant qu'un entraînement par un champ magnétique statique, qui ne fait que donner la direction et où les bactéries doivent se déplacer par leurs propres moyens.

Deuxièmement, les bactéries entraînées par le champ de rotation sont constamment en mouvement ; elles gambadent le long de la paroi des vaisseaux sanguins. De ce fait, la probabilité qu'elles rencontrent un espace qui s'ouvre brièvement entre les cellules de la paroi vasculaire est plus élevée qu'avec les autres types de propulsion, où les bactéries se déplacent de manière moins dynamique. Et troisièmement, contrairement aux autres méthodes de guidage, les bactéries ne doivent pas être suivies par imagerie. Une fois que le champ magnétique est dirigé vers la tumeur, les bactéries qui passent sont capturées par le champ magnétique.

Cargaison enrichie dans le tissu tumoral

"Nous utilisons également la locomotion naturelle et autonome des bactéries", explique la professeure Schürle de l'ETH. "Une fois que les bactéries ont franchi la paroi des vaisseaux sanguins et qu'elles sont dans la tumeur, elles peuvent y pénétrer profondément de manière autonome." Les scientifiques n'utilisent donc l'entraînement par le champ magnétique externe que pendant une heure, afin que les bactéries puissent franchir efficacement la paroi des vaisseaux et atteindre la tumeur.

A l'avenir, de telles bactéries pourraient être chargées de médicaments anticancéreux. Dans le cadre de leurs études sur les cultures cellulaires, les chercheurs de l'ETH ont simulé cela au moyen de liposomes (nanobulles de substances grasses) qu'ils ont annexés aux bactéries. Ces liposomes étaient remplis d'un colorant fluorescent. De cette manière, les scientifiques ont pu démontrer dans la boîte de Pétri que les bactéries avaient effectivement transporté leur cargaison à l'intérieur des tissus cancéreux, où elle s'est accumulée. Dans une future application médicale, un médicament serait utilisé à la place du colorant.

Thérapie bactérienne contre le cancer

L'approche adoptée ici, qui consiste à utiliser les bactéries comme des passeurs pour les substances actives, n'est qu'une des deux possibilités d'utilisation des bactéries en cancérologie. Une autre approche, vieille de plus d'un siècle, connaît actuellement un renouveau dans le monde scientifique : les bactéries de certaines espèces peuvent endommager les tumeurs. Il est possible que plusieurs mécanismes d'action soient impliqués. On sait en tout cas que les bactéries stimulent certaines cellules du système immunitaire qui agissent ensuite contre la tumeur.