Libération d’agents thérapeutiques par photo-activation de nanoparticules

Coordonnateur scientifique Stefan CHASSAING – Professeur – Université de Toulouse 3 – Paul Sabatier et Université de Strasbourg
Financement alloué: 100.000€

Equipes partenaires :

– Nathalie PINKERTON – Post-doctorante (PhD Princeton University)
– Valérie LOBJOIS – Maitre de Conférence Université Toulouse 3 / ITAV Recherche



Une des problématiques majeures des chimiothérapies actuelles contre le cancer reste leurs effets secondaires. Le Pr Stefan Chassaing et ses collaborateurs proposent une approche alternative de chimiothérapie, dont l’objectif est précisément de limiter ses effets secondaires indésirables en ciblant les cellules cancéreuses par une technologie innovante préservant les cellules saines.

Le projet LANCeR concerne la conception, la préparation et l’évaluation de nano-objets photo-activables, c’est-à-dire activés par une lumière, comme la lumière infrarouge. Ce concept original va permettre le développement d’outils nano-technologiques qui seront destinés à transporter un agent anticancéreux dans une nanoparticule organique biocompatible pour cibler la zone tumorale. Les nanoparticules étudiées jusqu’alors permettaient bien de cibler le tissu mais pas de contrôler le moment où l’agent thérapeutique serait relargué.

Le point clé de ce projet est que l’agent anticancéreux est équipé d’un élément hydrophobe photo-activable (molécule sensible à la lumière) judicieusement choisi, avant d’être encapsulé, c’est-à-dire introduit dans la nanoparticule. Ce choix permet de libérer l’agent anticancéreux exclusivement dans la zone ciblée via une excitation lumineuse à la demande et donc à l’endroit, à l’instant et à la dose souhaités. Un rapporteur de fluorescence sera lui aussi diffusé lors de l’excitation permettant de confirmer, localiser et quantifier cette libération.

Ce projet avait donc 3 objectifs principaux :

1) L’étude de l’interaction et l’absorption des nanoparticules fluorescentes dans des sphéroïdes tumoraux multicellulaires
2) concevoir et caractériser des nanoparticules avec libération déclenchée par infrarouge d’un spécimen d’agent anticancéreux
3) évaluation de la toxicité et de l’efficacité in vitro en utilisant le modèle des sphéroïdes tumoraux multicellulaires

Les avancées scientifiques du projet :

Ce projet a permis de concevoir deux sortes de nanoparticules stables et photo-activables.
Les résultats obtenus ont permis d’améliorer la compréhension des interactions des nanoparticules avec les micro-tumeurs à l’échelle cellulaire dans des modèles 3D in vitro. Plus important encore, cette étude a permis de démontrer la pertinence de ces vecteurs nanoparticules pour des applications biologiques en termes de biocompatibilité, de bio-stabilité et de pénétration profonde, trois des paramètres clés de ce projet.
Ces nanoparticules ne sont pas cytotoxiques. Les différents tests d’administration de médicament par photo-activation réalisés afin de prouver leur efficacité biologique in vitro n’ont pas permis de tirer des conclusions fiables. Certaines incertitudes demeurent malgré ces premiers résultats positifs et encourageants.

Ce projet multidisciplinaire, conjuguant des expertises en chimie, nanotechnologie, biologie du cancer et imagerie, a permis de valider la preuve du principe initiale tout en la validant sur divers modèles de micro-tumeurs. De tels nano-objets photo-activables méritent encore des travaux de recherche complémentaires avant d’ouvrir de nouvelles perspectives en thérapie anticancéreuse.

Publications :

(1) Pinkerton NM, Frongia C., Lobjois V., Wilson BK, Bruzek MJ, Prud’homme RK, Anthony J., Bolze F, Chassaing S.* Red-Emitting EtTP-5-Based Organic Nanoprobes for Two-Photon Imaging in 3D Multicellular Biological Models, RSC Adv. 2016, 6, 65770-65774 – Impact factor : 3.10

(2) Pinkerton NM, Behar L., Hadri K., Amouroux B., Mingotaud C., Talham DR, Chassaing S.*, Marty JD* Ionic Flash Nanoprecipitation (iFNP) for the Facile, One-Step Synthesis of Inorganic-Organic Hybrid Nanoparticles in Water, Nanoscale, 2017, 9, 1403-1408 – Impact factor : 7.37

Communications orales :

(1) Pinkerton NM., Frongia C., Anthony J., Chassaing S., Ducommun B., Lobjois V. Investigating Nanocarrier Interactions with Microtumors via 3D Live Imaging, Quand l’Imagerie Rencontre les Nanotechnologies, Bordeaux (France), Décembre 2014

(2) Chassaing S.* ‘Click’ and Nanoscale Tools for Catalysis & Imaging – INVITED LECTURE – Institut de Chimie Moléculaire de l’Université de Bourgogne, DIJON, 31 Mars 2017

(3) Chassaing S.* ‘Click’ and Nanoscale Tools for Catalysis & Imaging – INVITED LECTURE – Laboratoire de Chimie de Coordination, TOULOUSE, 20 Octobre 2017

(4) Chassaing S.* ‘Click’ and Nanoscale Tools for Catalysis & Imaging – INVITED LECTURE – Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux d’Orsay, ORSAY, 24 Octobre 2017

Posters :

(1) Pinkerton NM, Lobjois V., Chassaing S. Two-Photon, NIR Light-Triggered Drug Release from Organic NanoCarriers, CLINAM 2016, Bâle (Suisse), Juin 2016