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Les nanotechnologies révolutionnent de manière
profonde de nombreux domaines. La santé est sans doute un de ceux qui vont bénéficier largement de l'apport des nanosciences. Alors que les traitements se font à l'heure actuelle de manière
macroscopique, la nanomédecine ouvre la voie à des traitements ciblés et personnalisés. Ce domaine est très présent à Houston qui accueille, face à face, l'université où sont nées les
nanotechnologies en 1985 et qui reste le leader mondial en science des matériaux, Rice University, et le plus grand centre médical du monde, le Texas Medical Center.
Le Methodist Hospital au coeur du Texas Medical Center
Le Texas Medical Center de Houston a été créé en 1945, suite à la mise en place de la fondation M.D. Anderson en 1937. Ce riche industriel texan avait en effet remarqué qu'à sa mort, une grande
partie de sa fortune reviendrait à l'état et il était décidé à ce que cela n'arrive pas. Il avait en réaction mis en place une fondation pour financer des projets dans les sciences médicales qui
reçu 19 millions de dollars à son décès en 1939.
Les fonds permirent d'acheter un terrain au sein de Houston dédié uniquement à la construction d'hôpitaux et de centre médicaux. Aujourd'hui, 49 institutions liées aux sciences médicales se sont
implantées sur le site. Près de 100.000 personnes - dont plus de 20.000 cliniciens et chercheurs - y travaillent chaque jour et 6 millions de patients y sont soignés annuellement. Les hôpitaux
disposent aussi de centres de recherche qui brassent plus de 6 milliards de dollars de dépenses en recherche médicale chaque année.
Parmi les institutions de recherche phares du Medical Center se trouvent le MD Anderson Cancer Center [1], le Brown Institute for Molecular Medicine [2] ou encore le Methodist Hospital Research
Institute (TMHRI) [3,4]. Dirigé par le Prof Mauro Ferrari, ce dernier s'est installé dans des locaux flambants neufs il y a quelques mois. Plus de 40.000 m2 dédiés à la recherche médicale et à
l'enseignement sur les techniques de pointe. Parmi les équipes constituées, un groupe de chercheurs travaille sur l'application des nanotechnologies à la détection et aux traitements des
maladies, notamment du cancer.
Les travaux en nanomédecine au TMHRI
Les processus biologiques assurant la vie se produisent à l'échelle des molécules, c'est-à-dire à l'échelle nanométrique. Les nanoobjets présentent alors l'avantage, par leur taille, de pouvoir
interagir directement avec les processus biologiques à l'intérieur des cellules vivantes. Pour assurer cette interaction, il faut choisir les matériaux en fonction de leur taille, de leur
composition, de leur forme ou encore de leurs propriétés. Pour obtenir les outils adéquats, le travail des chercheurs est semblable à l'assemblage d'un jeu de légo : trouver un matériau qui va
servir de moyen de transport et y accrocher divers molécules. Certaines qui permettent de cibler des cellules données, cancéreuses par exemple. D'autres qui, sous l'effet d'une excitation
extérieure, vont devenir luminescentes pour fournir une image des tissus. D'autres encore qui serviront de médicament et viendront traiter la cellule en question ou alors qui viendront la
détruire.
L'équipe Nanomédecine du Méthodist travaille sur un concept de structure à "plusieurs étapes" (multistage) [5]. Les chercheurs ont développé des nanoparticules de silicium poreux dont la taille
est de l'ordre de quelques centaines de nanomètres. Ce matériau présente les avantages de pouvoir être produit facilement en grande quantité, d'être biodégradable via des processus différents en
fonction de sa taille et de sa forme et d'être biocompatible. Ces nanoparticules en forme de coupelle, de disques, de sphères ou de bâtonnets servent de vecteur. Au sein de leurs pores peuvent
être ajoutées d'autres nanoparticules plus petites comme des nanosphères d'or fonctionnalisées pour l'imagerie ou le traitement.
Les nanoparticules de silicium poreux s'intègrent dans les membranes des cellules. Les cellules ainsi chargées ne voient pas leur activité modifiée et peuvent ainsi continuer leur évolution et
même endurer une mitose. Une fois intégrées, les nanoparticules qui ont été transportées au sein des particules de silicium poreux peuvent être libérées directement dans la cellule ciblée. La
difficulté des traitements repose ainsi sur la possibilité de franchir les différentes barrières naturelles à toutes les échelles (organe, tissu, cellule) afin d'apporter au bon endroit l'élément
qui va interagir avec le processus moléculaire défaillant. La technique multistage permet d'atteindre le niveau ultime : les réactions internes à la cellule. A la clé de ces processus, différents
traitements sont possibles. Cibler les cellules cancéreuses pour provoquer leur autodestruction. Cibler des organes comme la rate pour provoquer une réaction vaccinale. Délivrer des antibiotiques
ou des antalgiques de manières extrêmement précise afin de réduire les doses.
Les nanomatériaux peuvent aussi servir d'échafaudages pour améliorer la régénération des tissus, surtout des os dans le cas de fractures actuellement non réductibles et nécessitant l'amputation.
Une autre voie de recherche concerne le développement de systèmes permettant de délivrer de manière contrôlée dans le temps des médicaments à travers des nanocanaux. Ces travaux pourraient
permettre de créer des glandes artificielles et d'améliorer aussi les traitements dans le cadre de la chronothérapie.
Il reste encore à étudier la potentielle toxicité pour l'organisme de ces nanoparticules en fonction des dosages utilisés et de leur évolution dans le corps. Mais, même si ces travaux en sont
encore au stade expérimental, ils témoignent du potentiel des nanotechnologies dans leur application aux sciences médicales.
Des possibilités de financement et de collaboration
Ce potentiel s'exprime par l'importance des financements aujourd'hui déployés notamment pour les recherches sur le traitement du cancer pour lequel les nanotechnologies présentent une réelle
avancée. Au Texas, la recherche sur le cancer fait l'objet d'une attention particulière avec le développement du Cancer Prevention and Research Institute of Texas (CPRIT) [6]. Ce programme,
approuvé par référendum en 2007, autorise l'état du Texas à financer la recherche de pointe sur le traitement du cancer à hauteur de 3 milliards de dollars sur 10 ans. L'équipe de nanomédecine du
Methodist Hospital en a déjà bénéficié.
Par ailleurs, afin de développer ses activités de recherche par des collaborations, le Methodist Hospital a mis en place récemment la Methodist Academy, un programme permettant de financer la
mobilité des étudiants et des chercheurs pour que ces derniers viennent effectuer des séjours au sein des équipes de recherche du TMHRI [7].
SOURCE: Vincent Reillon - Visite de l'équipe Nanomédecine du TMHRI, Houston - 29-30 août 2011

Des chercheurs du CNRS et de l'Université de Bordeaux, en collaboration avec une équipe chinoise du Beijing National
Laboratory for Molecular Sciences ont réalisé le premier piston moléculaire capable de s'auto-assembler. Ces recherches représentent une avancée technologique importante dans la conception de
moteurs moléculaires. Un tel piston pourrait, par exemple, servir à fabriquer des muscles artificiels ou à créer des polymères à la rigidité contrôlable. Ces résultats ont été publiés le 4
mars 2011 dans la revue Science.
Une équipe de
chercheurs menée par Pr. Thomas Webster à Brown University, Providence (RI) [1,2] a mis au point un patch composé de nanotubes de carbone favorisant la régénération des cellules du coeur
détruites après un infarctus, faute d'apport en oxygène. Lors d'expériences in vivo, le tissu cardiaque s'est montré six fois plus dense en présence du nanopatch conducteur qu'en son absence [3],
ce qui confirme l'efficacité du patch. Fait de chaînes minuscules d'atomes de carbone repliées sur elles-mêmes pour former des nanofibres, il conduit l'électricité et imite la surface rugueuse
des tissus naturels. Les chercheurs ont observé que plus la concentration de nanotubes était élevée, plus la régénération des cellules cardiaques était efficace.
"Science News is on
the air right now. This is "The Promise of Tomorrow", where people and industry keep up with the business of emerging and nanotechnologies." Voici l'introduction de l'émission de radio "The
Promise of Tomorrow" enregistrée et diffusée chaque dimanche par Colonel Mason depuis Dallas, Texas [1]. L'émission est dédiée à l'actualité des nanotechnologies et autres technologies émergentes
et aux répercussions des découvertes dans tous les domaines - énergie, matériaux, santé, défense, climat - aussi bien sur les aspects de recherche et développement que de politique ou de gestion.
L'atout du programme : il est disponible en ligne et utilisable gratuitement !
Les nanoparticules, de part leur taille et leur réactivité, pourraient être amenées à poser des problèmes pour la santé et
l'environnement. De nombreux travaux portent à l'heure actuelle sur la toxicité intrinsèque potentielle de ces composés (nanoparticules métalliques ou argileuses, nanotubes de carbone, etc.). Le
risque posé étant fonction de la toxicité intrinsèque des matériaux et de leur exposition, le seul moyen d'utiliser les nanomatériaux de manière responsable consiste pour le moment à éliminer
l'exposition des organismes et de l'environnement aux nanomatériaux.
Les scientifiques de l'Empa, le Laboratoire fédéral d'essai des matériaux et de recherche, ont encore une fois renforcé
l'efficacité de la conversion énergétique des cellules solaires flexibles en cuivre, indium, gallium et sélénium (également connu sous le nom de CIGS) avec un nouveau record du monde à la
clé.
La société McPhy Energy propose une solution attractive pour le stockage de
l'hydrogène sous forme solide. Celle-ci a déjà séduit deux entreprises italienne et japonaise.
Une équipe de
l'Hôpital Princesse Margaret [1] a créé une nanoparticule organique non-toxique, biodégradable et qualifiée d' " ingénieuse " si l'on considère la façon dont elle utilise la lumière et la chaleur
pour traiter le cancer et administrer des médicaments. D'après les auteurs de l'étude, cette découverte est importante car la nouvelle nanoparticule a une structure unique et polyvalente qui
pourrait changer la façon de traiter les tumeurs.


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