Nanoparticules de fer contre les cellules tumorales

Le maintien de niveaux stables de stress oxydatif est essentiel à la santé cellulaire, même si cet équilibre est généralement dérégulé dans les cellules tumorales. Ce déséquilibre rend les cellules tumorales plus sensibles aux changements externes qui peuvent augmenter le stress d’une manière incompatible avec la survie cellulaire. Pour cette raison, de nombreuses recherches explorent les thérapies induisant le stress oxydatif comme traitement du cancer, et le domaine de la nanomédecine offre des avancées prometteuses.

Un nouveau travail réalisé par des chercheurs du Conseil supérieur de la recherche scientifique (CSIC) en Espagne identifie des revêtements de nanoparticules d’oxyde qui affectent spécifiquement la croissance des cellules tumorales en générant des niveaux élevés de stress oxydatif qui finissent par affecter négativement leur métabolisme mitochondrial, ce qui ouvre la possibilité de son utilisation combinée dans des thérapies déjà établies.

Les nanoparticules d’oxyde de fer constituent un nouvel outil en biomédecine : leur petite taille et la capacité de notre organisme à les métaboliser avec une très faible toxicité les rendent adaptées aux méthodes non invasives de diagnostic et de traitement de maladies telles que le cancer, où elles existent déjà. utilisé pour le transport sélectif de médicaments.

« Nous avons désormais constaté que les nanoparticules elles-mêmes et les molécules dont elles sont recouvertes à des fins biomédicales peuvent avoir des effets antitumoraux. Ces nanoparticules sont comme des « nano-chancelles solides » », explique Domingo F. Barber, chercheur au CSIC au Centre national de biotechnologie (CNB) du CSIC qui a dirigé les travaux. «Ils ont un noyau compact d’oxyde de fer qui doit être recouvert de différents matériaux pour offrir plus de stabilité et moins de toxicité. “Notre groupe analyse depuis des années différents types de revêtement et voit comment ils affectent son entrée dans la cellule, son accumulation et sa dégradation, mais jusqu’à présent, nous n’avions pas étudié son effet sur le métabolisme cellulaire au niveau global.”

Le chercheur souligne : « Nous savions aussi que les nanoparticules pouvaient augmenter le stress oxydatif cellulaire sans affecter significativement l’équilibre à certaines doses. “Maintenant, nous nous demandons si un certain type de revêtement pourrait encore accroître le stress dans les cellules tumorales, où l’homéostasie est déjà dérégulée, à des niveaux qui conduisent sélectivement à la mort cellulaire.”

Neus Daviu, également chercheur au CNB, détaille l’analyse réalisée : « Nous avons utilisé trois types différents de revêtements sur les nanoparticules et testé s’ils affectaient le métabolisme cellulaire à la fois dans des lignées cellulaires modèles de différents types de tumeurs (sein, pancréas et gliome) et dans « des lignées non tumorales de macrophages et de cellules endothéliales que l’on peut également trouver dans les tumeurs ».

Les paramètres étudiés sont plusieurs. D’une part, l’activité métabolique de la cellule, analysant le fonctionnement des mitochondries, l’organite en charge de la respiration. Non seulement ils changent de forme, symptôme évident d’un dysfonctionnement, mais ils produisent moins d’ATP (la molécule essentielle à la production d’énergie) et se dégradent davantage, puisque la cellule détecte son dysfonctionnement et les élimine dans un processus appelé autophagie. De plus, souligne Daviu, « il y a un arrêt du cycle cellulaire : les cellules tumorales traitées avec les nanoparticules recouvertes de DMSA (acide dimercaptosuccinique) se développent beaucoup moins, elles restent comme bloquées, un effet très recherché pour arrêter la prolifération des tumeurs. .»

Cellule tumorale où des changements dans la morphologie des mitochondries sont visibles (en vert) après traitement avec des nanoparticules d’oxyde de fer recouvertes de DMSA. (Photo : Neus Daviu / CNB / CSIC)

Les chercheurs mettent en évidence l’effet différentiel sur les différents types de cellules tumorales utilisées, celles d’origine mammaire étant les plus sensibles à l’effet de ces nanoparticules. Bien que ces données aient été obtenues dans des lignées cellulaires, d’autres travaux des mêmes auteurs soulignent un meilleur fonctionnement in vivo (chez la souris) de la thérapie antitumorale lorsqu’elle est administrée à travers des nanoparticules recouvertes de DMSA, ce qui met en évidence son potentiel de transport et de ciblage des médicaments et de leur collaboration dans la réduction des tumeurs.

L’étude s’intitule « Les IONP enduits de DMSA déclenchent un stress oxydatif, une reprogrammation métabolique mitochondriale et des modifications de la disposition mitochondriale, entravant la progression du cycle cellulaire des cellules cancéreuses ». Et il est publié dans la revue académique Biomaterials. (Source : CNB/CSIC)