Sylvain Martel, directeur du Laboratoire de nanorobotique de Polytechnique Montréal, et une équipe de chercheurs de Polytechnique Montréal, de l’Université de Montréal et de l’Université McGill ont conçu des agents nanorobotiques constitués de plus de 100 millions de bactéries chargées de médicaments. Ces travaux ont été financés en partie par le Consortium québécois sur la découverte du médicament (CQDM). Cette armée autopropulsée se déplace en empruntant le chemin le plus direct dans le système sanguin pour atteindre la tumeur cancéreuse et administrer un médicament dans les cellules actives.

Ce mode d’administration assure un ciblage optimal de la tumeur et évite de compromettre l’intégrité des organes et des tissus sains environnants. En outre, la dose de médicament hautement toxique peut être réduite considérablement.

« Nos travaux représentent une nouvelle vision des interventions contre le cancer, notre objectif étant de mettre au point les systèmes les plus performants pour assurer le transport d’agents thérapeutiques au sein même des cellules tumorales, dans les zones inatteignables par les traitements classiques », déclare M. Martel.

« La chimiothérapie, si toxique pour l’ensemble du corps humain, pourrait utiliser ces nanorobots naturels pour amener le médicament directement à la zone ciblée, ce qui permettrait d’éliminer les désagréables effets secondaires tout en augmentant l’efficacité thérapeutique », poursuit le chercheur.

Capables d’emprunter des voies plus petites qu’un globule rouge, les bactéries autopropulsées se déplacent à très grande vitesse (200 microns par seconde, soit 200 fois leur taille par seconde), et leurs systèmes de transport naturels les guident vers leurs cibles. Un genre de boussole, créée par la synthèse d’une chaine de nanoparticules magnétiques, leur permet de se déplacer dans le sens d’un champ magnétique, alors qu’un capteur de concentration d’oxygène leur permet d’atteindre et de demeurer dans les zones actives de la tumeur.

Une fois parvenues à l’intérieur de la tumeur, elles peuvent y détecter naturellement les zones hypoxiques, c’est-à-dire pauvres en oxygène, qui sont les plus actives et les plus difficiles à soigner par les traitements classiques, dont la radiothérapie, et y livrer le médicament.

Jusqu’à maintenant, M. Martel et son équipe ont mis à l’essai le système d’administration de médicaments au moyen de nanorobots seulement chez des souris qui présentent des tumeurs colorectales. Les résultats obtenus sont toutefois prometteurs. Les bactéries chargées de médicaments ont atteint la totalité des tumeurs ciblées, et 55 % d’entre elles ont administré le médicament au cœur de la tumeur.

En comparaison, seulement de 1 à 2 % d’agents anticancéreux atteignent leur cible lors des traitements de chimiothérapie classique qui, d’ailleurs, entrainent plus d’effets secondaires. Un meilleur ciblage permet de réduire la quantité de médicament qui doit être administrée, ce qui diminue la toxicité pour l’organisme.

« Cette utilisation novatrice des nanotransporteurs aura un impact non seulement sur la création de concepts d’ingénierie plus poussés et de méthodes interventionnelles inédites, mais elle ouvre aussi tout grand la voie à la synthèse de nouveaux vecteurs de médicaments, d’imagerie et de diagnostic », affirme M. Martel.

M. Martel a reçu le Prix du public Québec Science Découverte de l’année 2016 pour ses travaux de recherche de pointe.

L’Hôpital général juif de Montréal, le Centre universitaire de santé McGill, l’Institut de recherche en immunologie et en cancérologie et le Centre de Recherche sur le Cancer Rosalind et Morris Goodman ont également participé à ces travaux de recherche. Outre l’appui du CQDM, les travaux ont bénéficié du soutien du Programme des chaires de recherche du Canada, du Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada, de Mitacs, de la Fondation canadienne pour l’innovation et des National Institutes of Health.