Parmi les tumeurs cérébrales malignes, l'astrocytome est particulièrement fréquent et tout aussi dangereux : l'ablation chirurgicale de cette tumeur à croissance agressive peut s'avérer difficile, car les cellules envahissent de manière invasive les tissus sains environnants. De plus, dans sept cas sur dix, le cancer réapparaît après le traitement, et le pronostic est donc défavorable. Le taux de survie à cinq ans n'est donc que de 5 %. Une équipe de l'Empa et du groupe hospitalier « HOCH Health Ostschweiz » à Saint-Gall, dirigée par la neurochirurgienne Isabel Hostettler, souhaite désormais améliorer les chances de guérison de cette tumeur grâce à une nouvelle approche thérapeutique plus douce, basée sur des nanozymes. Ce projet peut être mené à bien grâce au généreux soutien de la Fondation Hedy Glor-Meyer, de la « Swiss Cancer Foundation » et de quatres autres fondations.

Contourner la barrière hémato-encéphalique

Actuellement, les astrocytomes sont traités par une combinaison de chirurgie, de radiothérapie et de chimiothérapie. Mais l'emplacement de la tumeur – le cerveau – pose un problème, en particulier pour le traitement médicamenteux. En effet, la barrière hémato-encéphalique, qui protège l'organe contre les influences néfastes de la circulation sanguine, empêche également la pénétration de certains médicaments.
Giacomo Reina, chercheur à l'Empa, et son équipe du laboratoire « Nanomaterials in Health » à Saint-Gall veulent désormais contourner cette barrière grâce à une approche astucieuse : ils développent des nanomatériaux biocompatibles qui agissent comme des nanomédicaments et doivent être utilisés directement sur place lors d'une opération tumorale dans le cerveau. « Les cellules cancéreuses ayant un métabolisme particulièrement actif, les principes actifs s'accumulent spécifiquement dans les tissus tumoraux », explique Giacomo Reina. Autre avantage : pour une action particulièrement précise, les nanozymes peuvent être activées par la lumière infrarouge proche.

Douces mais puissantes

Cette nouvelle thérapie combine plusieurs mécanismes d'action : les nanozymes, des nanomatériaux ayant un effet similaire à celui des enzymes, peuvent par exemple activer des précurseurs inactifs de médicaments ou produire des composés oxygénés réactifs qui endommagent la tumeur. Leur taille minuscule leur permet de pénétrer profondément dans les tissus et d'attaquer les cellules malignes à quelques millimètres de distance. De plus, grâce au contrôle par la lumière, le dosage et donc les effets secondaires du traitement peuvent être réduits au minimum.
L'équipe est dans les starting-blocks pour atteindre ses objectifs ambitieux. À la fin du projet de quatre ans, le nanomédicament devrait être prêt pour les essais cliniques en tant que complément mini-invasif et peu contraignant aux traitements existants. Les chercheurs ont de grands espoirs : « Les nanozymes pourraient même empêcher les récidives d'astrocytomes lorsque le cancer est déjà devenu résistant aux chimiothérapies courantes », explique Giacomo Reina. De plus, cette approche présente un potentiel prometteur pour le traitement d'autres tumeurs du cerveau et de la moelle épinière.

Initiative de recherche de l'Empa : oncologie

Avec environ 45 000 nouveaux cas et 17 000 décès par an, le cancer reste l'un des plus grands défis pour la santé publique en Suisse. L'initiative oncologique de l'Empa vise à relever ce défi grâce à des approches innovantes basées sur les matériaux, qui tiennent compte de l'empreinte génétique et métabolique des patients. Cinq laboratoires de l'Empa mettent en commun leur expertise en sciences des (nano)matériaux, en technologie des capteurs, en imagerie et en modèles in vitro et in silico avancés afin de développer de nouvelles stratégies de diagnostic, de surveillance et de thérapie. L'objectif est de mettre en pratique ces approches innovantes en collaboration avec des partenaires cliniques et industriels. La première phase de l'initiative s'étend de 2025 à 2035. L'étude des carcinomes thyroïdiens à l'aide d'un procédé d'imagerie 3D innovant est un autre exemple de projet mené dans le cadre de l'initiative en oncologie. Cette technologie permet une analyse nettement plus précise et surtout non destructive des échantillons de biopsie.