L'un des principaux défis auxquels sont confrontés les médecins traitant du cancer est d'identifier les médicaments les plus efficaces, leurs concentrations et leurs combinaisons pour éliminer les cellules cancéreuses du corps d'un patient. En général, les médecins suivent un protocole de choix des médicaments de chimiothérapie en fonction des résultats des biopsies, en prescrivant, dans chaque cas, les médicaments qui combattront les cellules des tumeurs malignes.
Cependant, les cas de patients dont les cellules résistent à l’action des médicaments de chimiothérapie sont fréquents. Et cette barrière naturelle, difficile à identifier dans les analyses cellulaires, rend de nombreux traitements inefficaces. Ainsi, les tests d'efficacité sont généralement réalisés en soumettant les patients aux médicaments de chimiothérapie choisis, une action qui peut durer trois ou quatre mois. Si les tests s’avèrent inefficaces, de nouvelles expérimentations avec d’autres médicaments sont réalisées dans les mois suivants. Ce protocole est répété jusqu'à ce que le médicament le plus efficace soit trouvé. Malheureusement, il n’est pas toujours temps de parvenir au remède souhaité.
Pour ces raisons, l’existence de méthodes plus rapides et plus précises pour identifier les médicaments de chimiothérapie capables d’éliminer efficacement les cellules cancéreuses est un souhait commun de la communauté médicale. C'est dans cet objectif qu'une équipe de chercheurs de l'Université d'État de Campinas (Unicamp), qui a réuni des experts de l'Institut de biologie (BI) et la Faculté de génie chimique (FÉQ), a développé un dispositif permettant de créer une stratégie de dépistage des médicaments et de découvrir, à l'avance, si un ou plusieurs médicaments de chimiothérapie seront efficaces ou non pour éliminer les cellules cancéreuses.
L'un des avantages de cet appareil est qu'il accélère le processus de choix des médicaments et indique également les combinaisons les plus efficaces permettant des doses plus faibles, offrant ainsi aux médecins plus d'options pour indiquer des traitements ayant de plus grandes chances de succès dans l'élimination des tumeurs malignes. Ce dépistage préalable des médicaments permet d'identifier plus rapidement si les cellules cancéreuses seront résistantes ou non à l'action des médicaments de chimiothérapie.
L'appareil a été développé en utilisant la microtechnologie
Pour développer le dispositif, dont les recherches ont été soutenues par l'Agence d'Innovation Unicamp (Inova Unicamp) pour la protection de sa propriété intellectuelle, les chercheurs ont utilisé la microfluidique, une technologie qui explore l'écoulement dans de petits canaux et chambres et qui permet des applications dans des domaines comme nanotechnologiebiologie cellulaire, entre autres.
Pour les applications dans le domaine biologique, ces dispositifs, appelés micropuces, sont normalement fabriqués avec des matériaux compatibles avec les cellules, tels que des polymères ou du silicone, et disposent de canaux interconnectés et de microréservoirs où sont logées les cellules vivantes. Des modèles de micropuces plus complexes sont également développés pour reproduire les fonctions des organes humains dans un dispositif à une échelle miniaturisée, de la taille d'une lame de microscope. L’objectif de cette technique est d’avoir des modèles miniatures d’organes ou de systèmes organiques humains. Par conséquent, ces micropuces sont appelées Organ-on-a-Chip ou systèmes microphysiologiques.
«Ils nous permettent de reproduire des modèles de maladies et peuvent être utilisés pour comprendre les actions de la maladie, identifier des médicaments, entre autres applications», explique Lucimara Gaziola de La Torre, professeure à la FEQ, qui a participé au développement de l'appareil. Selon elle, « les puces électroniques sont encore en évolution, mais cette technologie est aujourd’hui ce qui se rapproche le plus de la réalité humaine pour simuler des études et faciliter la recherche de nouveaux médicaments. Les résultats de ces simulations sont conçus et étudiés pour être fiables, au point d'éliminer à l'avenir les tests de médicaments sur les animaux, d'accélérer les résultats des essais précliniques, d'obtenir des résultats sûrs en moins de temps et avec plus de précision », ajoute le chercheur.
Comment les médicaments sont-ils contrôlés grâce à la puce
La Torre explique que, pour les stratégies de dépistage de médicaments, les cellules cancéreuses peuvent être introduites dans les différentes microchambres présentes dans la micropuce. Ensuite, le milieu de culture et la chimiothérapie sont injectés dans les micropuces. La micropuce a été conçue pour être un système haute performance, générant un grand nombre de résultats en une seule expérience, y compris en triple. Selon la chercheuse, c’est le grand avantage de l’utilisation de la microfluidique par rapport aux techniques d’analyse conventionnelles, comme elle le détaille :
« Le microdispositif permet de tester différentes concentrations de médicaments dans chacune de ces microchambres, ces « puits », qui composent la micropuce. Ensuite, en appliquant un gradient de concentration diffusif, nous avons analysé quelles cellules cancéreuses étaient les plus sensibles à l’action du médicament, et à quelles concentrations. De cette façon, nous avons pu découvrir non seulement si un médicament chimiothérapeutique est capable d'éliminer une cellule collectée lors de la biopsie, mais nous avons également identifié la concentration la plus efficace », explique La Torre.
En plus de cette possibilité, le chercheur affirme que l'équipe a également effectué des tests simultanés avec plus d'un médicament pour évaluer l'efficacité de leur action combinée. « Dans ces simulations, il faut vérifier si elles auront des effets synergiques ou antagonistes et quelles sont les concentrations appropriées. Dans ces tests croisés, nous pouvons identifier quelles concentrations doivent être évitées, afin que l'une n'annule pas l'action de l'autre, et lesquelles sont les meilleures pour renforcer l'effet synergique des médicaments de chimiothérapie, en plus d'autres paramètres importants pour l'industrie pharmaceutique. zone, augmentant ainsi les chances de succès du traitement », explique La Torre.
L’étanchéité réversible est un différenciateur de la technologie Unicamp
Une caractéristique du dispositif développé par les chercheurs est son étanchéité réversible, c'est-à-dire que la puce électronique peut être ouverte ultérieurement pour analyser les matériaux. La chose la plus courante dans la recherche est que les micropuces soient scellées, ce qui rend impossible l’accès au matériel de recherche après les tests.
Selon La Torre, l'utilisation d'une puce électronique non scellée répond à un désir commun des biologistes, intéressés à analyser les cellules après avoir été soumises à des traitements médicamenteux. « C'est pourquoi nous avons choisi de développer un dispositif qui permettrait d'inverser le scellement après essai, ce qui pourrait fournir des informations précieuses aux chercheurs », conclut le chercheur.
