Des nanorobots épineux propulsés par des aimants ont été développés pour transporter des médicaments et percer les membranes des cellules tumorales, un obstacle majeur à un traitement efficace du cancer. En facilitant l’entrée des médicaments, ces «scalpels microscopiques» ont amélioré l’efficacité de la chimiothérapie dans les études en laboratoire et sur des animaux, en supprimant la croissance tumorale et en prolongeant la survie. Cette approche pourrait surmonter la résistance aux médicaments et ouvrir de nouvelles voies pour des thérapies plus sûres et plus précises, marquant une avancée significative dans la lutte contre l’une des défenses les plus redoutables du cancer.
L’un des défis les plus importants en oncologie est de faire parvenir les médicaments au-delà du bouclier protecteur d’une cellule cancéreuse. Les cellules tumorales se protègent en formant des membranes rigides qui entravent l’entrée des médicaments. Même lorsque les médicaments parviennent à pénétrer, de nombreuses cellules cancéreuses utilisent des «pompes d’efflux» pour les rejeter, entraînant une résistance aux médicaments. Ces mécanismes de défense réduisent souvent l’efficacité de la chimiothérapie, en particulier dans les cancers agressifs ou à un stade avancé.
Pour résoudre ce problème, une équipe de chercheurs a mis au point une nouvelle stratégie impliquant des nanorobots épineux propulsés par des aimants. Ces minuscules machines agissent comme des «scalpels microscopiques», leur permettant de pénétrer les défenses tumorales et d’améliorer l’efficacité des médicaments de chimiothérapie. L’étude, publiée le 13 août 2025 dans le volume 8, numéro 0768 du journal Recherche, a été co-dirigée par le Dr Zhilu Yang, le Dr Xing MA et le Dr Ning Liu, en Chine. Les résultats démontrent comment ces nanorobots améliorent l’administration des médicaments et les résultats du traitement. Les expériences en laboratoire et sur des animaux ont montré que les nanorobots augmentent la pénétration du médicament dans les cellules tumorales, suppriment la croissance tumorale et prolongent la survie.
«Ces nanorobots agissent essentiellement comme des agitateurs mécaniques. En tournant sous un champ magnétique, leurs pointes acérées perturbent la membrane cellulaire, créant de minuscules ouvertures qui permettent aux médicaments de se glisser plus efficacement», explique le Dr Ning Liu.
L’administration de médicaments est confrontée à deux principaux obstacles : la membrane cellulaire et les cellules tumorales résistantes aux médicaments qui expulsent les médicaments. Bien que les nanovecteurs, tels que les liposomes, aient progressé, ils présentent encore des limites en termes de stabilité, de ciblage et de libération des médicaments. Cette nouvelle approche utilisant des nanorobots surmonte ces problèmes en ouvrant physiquement la barrière cellulaire.
Les chercheurs ont conçu les robots à partir de nanospikes d’or d’environ 500 nanomètres de large – soit plus de 200 fois plus fins qu’un cheveu humain. Un revêtement en nickel les rendait sensibles aux aimants, tandis que le titane améliorait leur sécurité à l’intérieur du corps. Sous l’influence d’un champ magnétique externe, les nanorobots pouvaient être guidés vers les tumeurs et mis en rotation. Leurs pointes acérées perçaient ensuite les membranes cellulaires, générant une pression localisée suffisante pour créer des «pores» permettant le passage des médicaments.
Dans des expériences menées sur des cellules cancéreuses du foie humain, les robots ont considérablement augmenté l’absorption de la doxorubicine, un médicament de chimiothérapie standard. Une application plus longue du champ magnétique a entraîné une plus grande pénétration du médicament, avec des concentrations beaucoup plus élevées à l’intérieur des cellules observées par imagerie de fluorescence. Ces résultats ont été cohérents avec différents types de tumeurs, y compris des modèles de cancer du col de l’utérus et du côlon.
«Considérez cela comme donnant un raccourci au médicament», explique le Dr Liu. «Au lieu de s’appuyer sur une diffusion lente ou d’être bloqué par des mécanismes de résistance, les nanorobots créent un passage mécanique que les médicaments peuvent utiliser pour atteindre directement l’intérieur de la cellule.»
Des simulations informatiques ont confirmé ces résultats, démontrant que la rotation des pointes créait des pores dans la membrane, augmentant ainsi sa perméabilité. Au fil du temps, les robots ont non seulement augmenté l’absorption du médicament, mais ont également endommagé directement les cellules cancéreuses par un processus que les chercheurs appellent le «mécano-killing».
Forts de ces résultats encourageants, les chercheurs ont testé leur approche sur des souris atteintes de tumeurs hépatiques. Le groupe traité avec les nanorobots et la chimiothérapie a montré une réduction de 61 % de la croissance tumorale et un taux de survie de 100 %, avec une meilleure santé globale par rapport aux souris qui ont reçu uniquement la chimiothérapie ou la stimulation magnétique. L’analyse des tissus a confirmé une mort cellulaire tumorale plus importante et des effets secondaires minimes, ce qui indique un fort potentiel de sécurité.
«Cette double approche – la combinaison de la chimiothérapie avec des perturbations mécaniques – représente une nouvelle direction prometteuse pour le traitement du cancer», affirme le Dr Liu. «Cela montre que les forces physiques, lorsqu’elles sont appliquées à l’échelle nanométrique, peuvent travailler en synergie avec les médicaments pour surmonter les défenses du cancer.»
Les chercheurs soulignent que, bien que les résultats soient prometteurs, la technologie en est encore à ses débuts. Des travaux supplémentaires sont nécessaires avant de tester les nanorobots épineux sur des humains, notamment l’optimisation de la conception, l’évaluation de la sécurité à long terme et l’amélioration des méthodes d’administration.
Dans l’ensemble, ces résultats représentent une avancée prometteuse. En transformant les nanorobots en scalpels microscopiques, les scientifiques ont démontré qu’il pourrait être possible de couper physiquement le bouclier du cancer, rendant les traitements plus efficaces, moins toxiques et mieux adaptés à la lutte contre les maladies résistantes aux médicaments.
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