Evaluation de stratégies thérapeutiques basées sur l’utilisation combinée des radiations et des nanoparticules au moyen d’un modèle cellulaire 3D

Dans l’arsenal thérapeutique contre le cancer, la radiothérapie (RT) occupe une place majeure. Utilisée pour plus d’un patient sur deux, cette stratégie de traitement présente cependant des limites. D’une part, le rayonnement utilisé pour traiter la tumeur peut induire des dommages collatéraux sur les tissus sains périphériques et d’autre part, il existe des cancers agressifs pour lesquels ce type de traitement est peu efficace.
Des stratégies alternatives plus performantes sont donc nécessaires. Dans ce contexte, l’utilisation de nanoagents capables d’amplifier l’effet de la RT a été proposée. Leur couplage avec un faisceau d’ions lourds, plus sélectif et plus efficace que les RX conventionnels, constitue une approche prometteuse.
A ce jour, l’efficacité de ces traitements anticancéreux est évaluée à l’aide de modèles cellulaires monocouches (2D), pratiques mais trop simplistes. Au cours de ma thèse, j’ai développé un nouveau protocole basé sur l’utilisation d’un modèle cellulaire 3D plus représentatif de la réalité tumorale.
Dans ce système, une matrice extracellulaire (ECM) à base de collagène agissant à la fois comme support structurel et biochimique pour les cellules intégrées est introduite pour reproduire plus fidèlement le microenvironnement tumoral. Celui-ci permet par ailleurs de reproduire le taux d’oxygénation des tumeurs normoxiques ou hypoxiques.
Dans un premier temps, le modèle cellulaire a été utilisé pour enrichir les résultats d’un essai clinique basé sur l’utilisation de NPs de Gadolinium (AGuiX®) combinées à de la radiothérapie externe (X - 6 MV) et de la curiethérapie (ϒ - 380 keV). Ces travaux montrent que ces NPs amplifient de 15% l’effet des RX (à 1.8 Gy) et de 30% l’effet des rayons ϒ (à 5.25 Gy). La méthode développée pour quantifier l’enrichissement des NPs dans les tumeurs de patients à partir des images IRM, ainsi que les fractions de survie cellulaire obtenues sont des pré-requis importants au développement de nouveaux outils dosimétriques permettant de calculer les distributions de dose en présence de NPs.
Un deuxième axe de mon travail a été d’évaluer le potentiel de nanoagents MOFs (Metal Organic Framework) enrichis d’un médicament anticancéreux. Leur capacité à pénétrer à travers la matrice extracellulaire et à améliorer l’effet de traitements par faisceaux d’ions carbone (290 MeV/uma) ou hélium (150 MeV/uma) a été étudiée. Nous avons montré que ces nanoagents peuvent migrer dans l’ECM (et donc se distribuer dans une tumeur) et qu’ils permettent d’améliorer l’effet de l’irradiation (à 2 Gy) de 45% à 55% selon le faisceau incident.
Les résultats prometteurs obtenus constituent ainsi une étape supplémentaire vers le transfert en clinique de cette nouvelle stratégie thérapeutique.