De petits aimants dans le corps aident au diagnostic et au traitement des tumeurs. Les soins médicaux personnalisés ont moins d'effets secondaires.
Vous le savez, vous vous sentez malade et allez chez le médecin. Sur la base de vos plaintes, une enquête plus approfondie est nécessaire pour vous traiter correctement. Après avoir attendu les résultats et leur analyse, il s'avère que vous avez un cancer. Le médecin commence une thérapie, mais malheureusement avec de nombreux effets secondaires tels que la perte de cheveux, des nausées et de la fatigue. Ne serait-il pas plus agréable de recevoir immédiatement un diagnostic et un traitement sur mesure, avec moins d'effets secondaires ?
Des chercheurs de l'Université de Gand ont mis au point une technique d'imagerie pour localiser de petits aimants injectés dans le corps humain. Grâce à ce développement, nous pouvons utiliser les aimants pour le diagnostic et le traitement, par exemple, des tumeurs. Cette prise en charge médicale personnalisée est plus rapide et a moins d'effets secondaires.
Nous avons développé une technique d'imagerie qui rend cela possible. Notre technique détermine la position et la quantité de petits aimants dans le corps. Ces nanoparticules dites magnétiques sont si petites - 1000 fois plus petites que l'épaisseur d'un cheveu - qu'elles atteignent chaque endroit du corps humain après injection. De cette façon, nous utilisons les aimants pour détecter les maladies, délivrer des médicaments localement et détruire les cellules malsaines. Les techniques d'imagerie médicale actuelles, telles que l'IRM ou la tomodensitométrie, ne sont pas toujours suffisamment précises pour détecter les particules. En conséquence, jusqu'à présent, il était impossible de réaliser des applications médicales basées sur des aimants.
Dans notre technique d'imagerie, nous exposons les nanoparticules à différents champs magnétiques. Les nanoparticules magnétiques réagissent à ces champs, tout comme l'aiguille d'une boussole pointe dans la direction du champ magnétique terrestre.
Contrairement à l'aiguille de la boussole qui pointe toujours vers le nord, nous appliquons des champs beaucoup plus complexes pour obtenir un comportement très spécifique dans les aimants. Nous mesurons ce comportement et utilisons des calculs informatiques complexes pour le convertir en informations sur la position et la quantité des particules.
Quelques tests de notre technique d'imagerie en laboratoire. A gauche :les porte-verres contiennent des nanoparticules magnétiques. On peut placer ces supports à différentes positions afin d'obtenir différentes compositions des particules. À droite :détenteurs de nanoparticules de lapin.
Avec le modèle que nous avons développé pour cela, nous étudions spécifiquement les champs magnétiques que vous devez appliquer pour déterminer très précisément l'emplacement et la quantité des aimants. Cela nous permet de sélectionner les bons champs magnétiques et d'obtenir une image très précise des nanoparticules. La nouvelle technique d'imagerie était née.
Notre technique d'imagerie réalise de nombreuses applications des nanoparticules magnétiques. Par exemple, les particules sont liées à l'inflammation et aux tumeurs. Afin de connaître l'emplacement de cela, nous devons savoir exactement où se trouvent les particules.
Nous plaçons aussi souvent un médicament à l'intérieur des aimants. Ce médicament combat directement la tumeur ou l'inflammation. Il est important ici que nous ne libérions le médicament que si les aimants se trouvent dans les cellules malsaines, et non dans les cellules saines. De cette façon, nous ne distribuons des médicaments que si nécessaire. Cela permet une dose plus faible du médicament et limite le risque d'effets secondaires par rapport à la prise de médicaments traditionnels. En surveillant la quantité d'aimants à chaque emplacement, nous sommes immédiatement sûrs que la dose est suffisante.
On peut aussi chauffer les aimants à distance, ce qui fait monter la température dans les cellules environnantes. Si la température est suffisamment élevée, les cellules meurent et la tumeur se décompose, par exemple. En connaissant la position des nanoparticules, on n'attaque que les tissus malades et on épargne les cellules saines. La quantité d'aimants détermine également l'augmentation de la température et nous devons donc également le savoir.
Là aussi, il y a un avantage majeur par rapport aux techniques de traitement actuelles comme la chimiothérapie. La chimiothérapie attaque souvent les cellules saines et malignes et a de nombreux effets secondaires tels que la perte de cheveux, la nausée et la fatigue.
Notre technique d'imagerie présente un avantage supplémentaire. Non seulement elle visualise la position et la quantité de nanoparticules, mais elle le fait également pour plusieurs types de particules en même temps. Après tout, la réaction des nanoparticules aux champs magnétiques dépend également des propriétés des aimants, comme le matériau à partir duquel ils sont fabriqués.
Désormais, nous pouvons combiner plusieurs applications médicales dans une seule étude médicale. Chaque application a son propre type de nanoparticule. Par exemple, certains matériaux pour nanoparticules sont plus faciles à chauffer. Cela les rend idéales pour combattre les tumeurs. D'autres matériaux peuvent alors être plus facilement liés à des agents pathogènes, de sorte que les particules sont mieux à même de détecter les maladies.
En combinant toutes les applications, les nanoparticules magnétiques permettent un traitement plus flexible et personnalisé. Ceci est très important pour le traitement du cancer, par exemple, qui a un large profil de maladie et se manifeste différemment selon les personnes. Par conséquent, un médicament particulier fonctionne très bien chez une personne, mais pas bien chez une autre. En utilisant des nanoparticules magnétiques, nous suivons simultanément différentes stratégies de traitement et éliminons ainsi les différences. Notre technique d'imagerie offre donc un traitement personnalisé et réussi.
Nous avons réalisé cette prochaine étape de notre technique d'imagerie en collaborant avec l'Institut national allemand de mesure à Berlin. Ils mesurent avec précision les propriétés telles que le matériau et la taille des types d'aimants, que nous prenons ensuite en compte dans nos modèles. De cette façon, nous savons où se trouve chaque type de nanoparticule. Nous attribuons une couleur à chaque espèce. L'intensité de la couleur détermine alors combien de particules il y a à cet endroit. Avec notre extension, par exemple, nous visualisons plusieurs types de nanoparticules de manière simple.
En fusionnant les différentes applications, nous offrons aux patients un traitement plus rapide, plus personnel, plus flexible, plus précis et avec moins d'effets secondaires. Qui sait, à l'avenir, vous recevrez peut-être simplement une seringue contenant des nanoparticules magnétiques du médecin, afin que le médecin puisse immédiatement établir un diagnostic correct et commencer le traitement en même temps.
Pour ses recherches sur une technique d'imagerie des tumeurs, Annelies Coene (Sciences de l'ingénieur, UGent, FWO) a été nominée pour la Flemish PhD Cup 2018. www.phdcup.be
