APPLICATIONS DES NANOPARTICULES METALLIQUES EN RADIOTHERAPIE ET EN IMAGERIE

Abstract

International audienceDans le domaine de la cancérologie, les NPs sont principalement utilisées comme vecteur de chimiothérapie, comme agent de contraste en imagerie lorsqu’elles contiennent un métal comme l’iode ou le gadolinium, et enfin comme sensibilisant à la radiothérapie. Dans ce dernier cas, les NPs contiennent un métal de numéro atomique (Z) élevé comme l’or, l’argent, le fer, l’osmium ou bien le gadolinium. L’interaction du rayonnement ionisant avec le métal entraine une absorption plus importante des RX, avec pour conséquence une émission, variable en fonction de l’énergie du faisceau incident de photoélectrons, d’électrons Compton, d’électrons Auger, de photons de diffusion et de fluorescence. Leur interaction avec le milieu biologique conduit secondairement à une production localement élevée de radicaux libres oxygénés (RLO), comme OH.et O2- ., responsables de l’amplification des effets biologiques. Les caractéristiques requises pour des NPs utilisables en clinique sont : une bonne stabilité au pH et à la température physiologique, une administration par voie intra-veineuse préférentiellement à l’injection intratumorale, une absence de toxicité sans irradiation, une taille adéquate qui autorise le passage vers la tumeur et un temps de résidence suffisant (effet EPR ou Enhanced Permeability and Retention), l’absence de stockage dans le système réticulo-endothélial et une élimination préférentielle par voie rénale. Afin de satisfaire à ces critères, trois principaux types de NPs ont été développés : les NPs d’or (GNPs pour Gold NPs), d’oxyde d’hafnium (OxHf) et de gadolinium(GBNs pour Gadolinium-based NPs) (pour revueRancoule et al., Cancer Lett., 2016).Les GNPs ont été les premières testées, l’or étant un métal hautement biocompatible. Les travaux pionniers d’Hainfeld (Phys. Med. Biol. 2004) ont démontré leur effet radiosensibilisant chez la souris xénogreffée avec une tumeur mammaire et ont de ce fait suscité un véritable engouement avec le développement de GNPs de taille comprises entre 2 et 75 nm (20 425 publications référencées dans PubMed). Cependant, aucune étude clinique associant les GNPs à la radiothérapie n’est actuellement enregistrée sur clinicaltrial.gov.Les NPs d’HfO2 commercialisées par Nanobiotix(NBTXR3) sont actuellement en phase clinique 1-2 dans les sarcomes des tissus mous, les cancers des voies aéro-digestives supérieures et du rectum (voir clinicaltrial.gov). Leur taille relativement élevée (50 nm), induit leur stockage par le système réticuloendothélial et leur absence de ciblage spécifique nécessite une injection intra-tumorale. Les résultats préliminaires décrivent une bonne tolérance et l’absence d’évènements indésirables sévères.Des NPs de gadolinium AGuIX (Activation and Guidance of Irradiation by X-Ray) ont été développées par la société Nano-H à Lyon et récemment produites industriellement dans des conditions GMP par TherAguix. La faible taille de ces NPs (<5 nm) permet d’éviter un stockage par le SRE et favorise leur élimination rénale