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Vers une immunothérapie qui ne s'attaque qu'aux tumeurs

Une méthode mise au point au MIT et à l’EPFL permet de combattre le cancer par immunothérapie de façon très ciblée, et sans toxicité. Grâce à un gel de nanoparticules, il est possible d’armer les cellules immunitaires uniquement aux abords de la tumeur, sans perturber le reste de l’organisme.

Extrêmement prometteuse et novatrice, l’immunothérapie consiste à stimuler les défenses immunitaires des patients, afin qu’elles attaquent les cellules cancéreuses. En appliquant une stimulation à des lymphocytes T, cellules importantes du système immunitaire, des résultats sans précédents ont déjà été obtenus pour des cas de leucémie et de certains mélanomes – une forme commune de cancer de la peau.

Ces traitements présentent toutefois des problèmes de toxicité pour le reste de l’organisme, et provoquent parfois de graves effets secondaires.

Des chercheurs ont développé un gel de nanoparticules qui permet contrôler le moment et l’endroit précis du largage de médicaments destinés à booster les cellules immunitaires. Avec leur méthode, les défenses du corps sont mieux stimulées et le médicament agit uniquement en présence de tissus cancéreux, sans conséquences néfastes pour l’organisme. La recherche, menée d’abord au MIT, puis en partie à l’EPFL à la Faculté des sciences et techniques de l’ingénieur, est publiée en couverture de Nature Biotechnology. La nouvelle technologie fait l’objet de deux brevets licenciés et sera testée prochainement sur des patients, par la compagnie Torque basée à Cambridge, Massachusetts.

Armer les cellules qui défendent l’organisme

Notre système immunitaire est composé en partie de cellules T ou lymphocytes T, qui sont très efficaces pour combattre les infections ou les virus. En cas de cancer, elles identifient l’ennemi, mais ne peuvent pas le combattre. La tumeur les rend inactives et les empêche de se multiplier, ce qui entraîne leur destruction. L’immunothérapie vise principalement à maintenir les fonctions de défense de ces cellules.

L’une des méthodes consiste à prélever les cellules T d’un patient, à les modifier puis à les réinjecter dans l’organisme, créant ainsi une armée pour tuer le cancer. Au MIT et à l’EPFL, les chercheurs ont créé un petit « sac à dos » pour la cellule, qui ne s’ouvre qu’au contact de la tumeur. Ce bagage est composé de molécules de cytokines chimiquement liées les unes aux autres (par réticulation), pour former un nano-gel. Le sac à dos est fixé à la cellule à l’aide d’un anticorps CD45. Il ne s’ouvrira qu’en présence de certains signaux émis par la cellule elle-même. 

Les cellules T reconnaissent les tumeurs grâce à la présence d’antigènes tumoraux présents à la surface des cellules cancéreuses. Une fois cette détection faite, la cellule T active ses récepteurs membranaires (TCR), ce qui produit une réaction chimique – réaction d'oxydoréduction ou redox – modifiant son environnement immédiat. Cet échange d’électrons provoque l’ouverture du sac à dos, qui délivre de hautes doses de cytokines à la cellule T. Les fonctions de la cellule sont ainsi restaurées, et elle peut se multiplier normalement, pour aller tuer le cancer.

Pas d’encapsulation, et une efficacité sans précédent pour transporter les médicaments

Cette technique présente des atouts majeurs. Tout d’abord, aucun intermédiaire n’est utilisé pour transporter le médicament. Le sac à dos lui-même est constitué de substances cytokine. Il est donc possible de livrer beaucoup plus de traitement qu’avec les méthodes traditionnelles «Une seule particule contient près de 100% de substance active, contre 10% lorsque l’on fait de l’encapsulation, avec des risque que le transporteur interfère avec le médicament», illustre Li Tang, directeur du Laboratoire de biomatériaux pour Immunoengineering (LBI) de l’EPFL et premier auteur de l’étude. Ensuite, le largage contrôlé de cytokine est un procédé unique. «Le médicament sera livré uniquement aux cellules malades. Dans les tissus sains, le « sac à dos » de cytokine ne s’ouvrira pas. Il n’y aura donc aucun effet secondaire à ces endroits».

Deux sortes d’immunothérapie liées aux cellules T sont déjà sur le marché depuis 2017, et donnent déjà d’excellents résultats pour le traitement de la leucémie et du lymphome. La méthode des chercheurs pourrait améliorer ces traitements, et être utilisée pour différents types de cancer.

Financement

Ce travail a été soutenu par le Ragon Institute of MGH, MIT, et Harvard, la Melanoma Research Alliance (award 306833), et le NIH. L.T. a été financé par le Cancer Research Institute (CRI) Irvington Postdoctoral Fellowship, et Y.Z. a été soutenu par une National Science fellowship de l’Agency for Science, Technology and Research, Singapore. L.T. et Y.-Q.X. ont été soutenus par l’ISREC Foundation avec une donation de la Biltema Foundation et du Fonds national suisse de la recherche scientifique –FNS. M.V.M a été soutenu par NIH CA. D.J.I. est un chercheur du Howard Hughes Medical Institute.

Références

Li Tang, Yiran Zheng, Mariane Bandeira Melo, Llian Mabardi, Ana P Castaño, Yu-Qing Xie, Na Li, Sagar B Kudchodkar, Hing C. Wong, Emily K Jeng, Marcela V Maus and Darrell J Irvine. Enhancing T-cell therapy through TCR signaling2 responsive nanoparticle drug delivery, Nature Biotechnology, DOI: 10.1038/nbt.4181


Auteur: Laure-Anne Pessina
Source: Mediacom

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© Alain Herzog / 2018 EPFL
© Alain Herzog / 2018 EPFL
Professeur Li Tang et Yu-Qing Xie, autre co-auteur de l’étude© Alain Herzog / 2018 EPFL
Professeur Li Tang et Yu-Qing Xie, autre co-auteur de l’étude© Alain Herzog / 2018 EPFL
Les Cytokines (jaune) sont livrées aux cellules T (bleu) aux abords de la tumeur ©S K Kumari/Y Zheng
Les Cytokines (jaune) sont livrées aux cellules T (bleu) aux abords de la tumeur ©S K Kumari/Y Zheng
© Alain Herzog / 2018 EPFL
© Alain Herzog / 2018 EPFL

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