De la microbiologie pour ceux qui ont les crocs
Cibler les tumeurs avec des aimants bactériens.
Qu’associez-vous au mot “aimant” ? Vous pensez peut-être à divers aimants accrochés à votre réfrigérateur ou à l’aimant rouge stéréotypé en forme de U que les personnages de dessins animés adorent utiliser. Les boussoles vous viennent peut-être aussi à l’esprit. Et si vous appreniez que les bactéries ont un lien avec les aimants ? Les scientifiques ont étudié des micro-organismes aquatiques appelés bactéries magnétotactiques (MTB) qui fonctionnent de manière similaire aux boussoles, en détectant et en réagissant au champ magnétique terrestre. En tant que telles, les MTB survivent avec peu d’oxygène (c’est-à-dire dans des environnements microaérobies) et se développent généralement dans les zones de transition oxique-anoxique. Ces zones de transition décrivent des oasis dans les sédiments d’eau douce avec des gradients chimiques verticaux (pensez à la diffusion), qui comprennent du fer réduit et du sulfure plus de l’oxygène (pensez aux réactions redox). Ainsi, les MTB utilisent leurs organelles magnétiques en forme de chaîne – appelées magnétosomes – pour détecter, puis localiser, le meilleur endroit avec une concentration d’oxygène appropriée. En d’autres termes, les MTB vont là où les lignes de champ géomagnétique les mènent.
By Various – http://thesaurus.rusnano.com/wiki/article23635, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=30919616
Cela semble intéressant, mais en quoi cela peut-il aider contre le cancer ? Les scientifiques ont d’abord utilisé des nanoparticules magnétiques inorganiques (MNP) – de minuscules objets en oxyde de fer. Ils restent suffisamment petits pour pénétrer dans les cellules, tout en offrant une certaine compatibilité avec d’autres structures biologiques (par exemple, les membranes cellulaires). Cela a donné lieu à un potentiel de réduction des tumeurs cancéreuses. Pensez-y : vous avez un objet pratiquement invisible qui peut pénétrer dans les cellules, alors que se passe-t-il si vous le chargez de médicaments qui attaquent les tumeurs ? C’est exactement ce que les scientifiques ont tenté de faire, mais ils se sont vite heurtés à quelques obstacles. Tout d’abord, les nanoparticules ne pénètrent que partiellement dans les cellules, ce qui limite la précision et l’exactitude de l’administration des médicaments. Ensuite, ce dosage se retrouve à certains endroits plus que d’autres ou n’atteint pas complètement sa cible, ce qui réduit ou ruine son objectif initial. En d’autres termes, ces nanoparticules manquent de direction, ce qui les rend inutiles pour atteindre leur objectif.
Les MTB peuvent donc potentiellement remédier à ces problèmes, car les scientifiques peuvent manipuler le magnétisme des MTB pour les diriger directement vers une tumeur – avec des médicaments anticancéreux à la clé – grâce à leur autopropulsion. De plus, les MTB peuvent produire naturellement ces particules. Ces particules convertissent également l’énergie électromagnétique en chaleur. Les scientifiques appliquent cette chaleur aux tumeurs jusqu’à ce que leurs cellules soient en apoptose (mort cellulaire). L’augmentation de la chaleur entraîne la dénaturation/déploiement des protéines, ce qui conduit à un dysfonctionnement et finalement à l’apoptose. Pensez au papier bulle – la feuille représentant une tumeur, chaque bulle une cellule. Chaque bulle ou cellule éclatée se dégonfle. Finalement, vous éclatez presque toutes les bulles, ce qui aplatit la feuille. Une bulle éclatée correspond à une cellule [dans la tumeur] qui en apoptose, tandis que la feuille aplatie indique une tumeur rétrécie.
Ltumanovskaya V. Nagibin, CC BY-SA 4.0 <https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0>, via Wikimedia Commons
Les techniques ci-dessus s’avèrent très spécifiques. La spécificité permet aux scientifiques de mieux traiter le cancer, car elle minimise les effets secondaires négatifs des traitements traditionnels qui nuisent aux cellules saines environnantes, tout en administrant la bonne concentration de médicament au bon endroit [dans le corps]. Les MTB sont très prometteuses pour la médecine, mais elles présentent encore des inconvénients.
- Les scientifiques ont besoin de beaucoup de bactéries magnétotactiques (MTB) pour délivrer en masse suffisamment de médicaments aux patients atteints de cancer.
Parallèlement, les scientifiques doivent modifier la façon dont le magnétisme des MTB fonctionne par le biais de leurs organelles, les magnétosomes – également en quantité massive. Cela signifie qu’il faut modifier les protéines qui composent les magnétosomes (dont beaucoup doivent encore être comprises par les scientifiques). N’oubliez pas que le magnétisme est le moteur de ce traitement ; la priorité absolue est donc de s’assurer que les MTB se propulsent au bon endroit !
- Les MTB doivent se déplacer dans la circulation sanguine, qui offre une certaine résistance et peut limiter leur motilité.
Considérez ceci : vous devez rencontrer quelqu’un à un pâté de maisons de là, c’est assez facile si votre chemin reste libre. Mais, que se passe-t-il si une foule se forme ? Vous devrez passer devant de nombreuses personnes pour vous frayer un chemin – si vous pouvez le faire. Une situation similaire s’applique au MTB : la circulation sanguine peut bloquer ou atténuer son effet sur la tumeur.
- Les scientifiques et les professionnels de la santé utiliseront probablement plusieurs méthodes de traitement pour attaquer une tumeur, y compris le MTB.
Chaque personne a un organisme différent, de sorte qu’une personne peut réagir différemment d’une autre avec le même cocktail de traitement. En outre, le MTB pourrait réagir différemment en tandem avec d’autres traitements/thérapies. Les scientifiques doivent déterminer la concoction optimale entre MTB, chimiothérapie et radiothérapie traditionnelles.
Dans l’ensemble, les bactéries magnétotactiques (MTB) donnent aux scientifiques beaucoup de matière à travailler. L’autopropulsion de la MTB le long des champs magnétiques de la Terre offre un contrôle, une précision et une exactitude inédits dans le ciblage du cancer. Les scientifiques ont encore beaucoup à apprendre, mais l’avenir regorge de possibilités impressionnantes. Car tout comme une boussole qui pointe vers le nord, les bactéries magnétotactiques pointent vers un avenir plus radieux, en utilisant des mécanismes similaires.
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