La chirurgie cellulaire par la nanotechnologie
La bioingénierie cellulaire utilise les méthodes de l'ingénierie pour explorer et étudier les systèmes biologiques. Cette technologie nécessite souvent la perturbation des organelles situées dans les cellules vivantes ou les tissus sans affecter ou compromettre la viabilité de la cellule ou de l'organisme. Pour relever les défis technologiques posés par ces explorations au niveau microscopique, des chercheurs ont utilisé la technologie du laser ultra-rapide et celles des technologies émergentes en nanosciences. Le projet LIGHT2NANOGENE (Cellular bioengineering by plasmonic enhanced laser nanosurgery), financé par l'UE, a optimisé une nouvelle technique de nanochirurgie cellulaire appelée nanochirurgie plasmonique, pour introduire un matériau exogène à travers la membrane de cellules souches de cancer du sein. Les chercheurs voulaient inactiver l'expression des gènes fortement impliqués dans le comportement agressif de ces cellules et réduire ainsi les métastases du cancer du sein. Les partenaires du projet LIGHT2NANOGENE ont combiné lasers ultra-rapides et lasers plasmoniques pour obtenir une nanochirurgie cellulaire à haut débit tandis qu'une nanofibre intégrée au dispositif nanochirurgical permettait une application in vivo. Les chercheurs ont développé pour la première fois, une méthode d'imagerie avancée permettant d'étudier les interactions du laser ultra-rapide et des nanoparticules et nanobulles. Hormis leur détection, la technique ainsi développée permet également de caractériser ces supports d'énergie dynamique. Les données recueillies sur les nanoparticules simples ont permis aux partenaires du projet d'élaborer un modèle théorique qui facilitera l'optimisation des propriétés des nanobulles en vue d'applications biomédicales. Les nanoparticules d'or ont ainsi généré des nanobulles fortement confinées et transitoires, suggérant une possibilité d'exploitation in vivo avec une cytotoxicité et une immunogénicité minimales. En associant ces nanobulles à une irradiation par impulsions multiples, les chercheurs ont obtenu une perforation efficace de la membrane des cellules cancéreuses humaines. Ils ont ainsi obtenu une efficacité de perforation d'environ 80 % avec moins de 10 % de cytotoxicité. Les nanoparticules d'or ont montré également leur efficacité au niveau tissulaire, induisant des nanocavitations tout en demeurant intactes. Le système laser LIGHT2NANOGENE basé sur fibre optique, mobile et bon marché, représente donc une solution idéale pour la nanochirurgie cellulaire. L'utilisation combinée de l'irradiation laser et des nanoparticules permettra ainsi aux scientifiques de développer des applications de bio-ingénierie cellulaire à des fins tant de recherche que thérapeutiques.
Mots‑clés
Nanochirurgie, LIGHT2NANOGENE, cellules souches du cancer du sein, nanobulles, nanoparticules d'or
