Une nouvelle approche contre le cancer

Researchers are starting to discover the curing powers of plasma -- bringing the ion-based form of matter into medical realms. A kind of plasma called non-equilibrium atmospheric pressure plasma can help heal wounds, destroy cancer cells and kill harmful bacteria.

The jets of plasma that doctors might use, however, often become turbulent with the direction and velocity changing dramatically. Now, researchers have found this turbulence likely emerges from heat-induced sound waves generated at the plasma electrodes. This new insight is critical for more consistent and effective medical therapies.

"Now that we understand where the induced turbulence in atmospheric pressure plasma jets is coming from, it may be possible to better control it," said Amanda Lietz of the University of Michigan, who is an author of a new report discussing these results, based on computer simulations, appearing as the cover article this week in the journal Applied Physics Letters, from AIP Publishing.

A plasma is an ionized gas consisting of the positively charged ions and free-flowing electrons. They tend to be extremely hot, like those found in fusion devices. Non-equilibrium atmospheric pressure plasma jets, however, are cool to the touch.

In a typical medical device, atmospheric pressure plasma is made from a noble gas such as helium. An electric field ionizes the helium by removing an electron from each atom, creating a plasma that's not only at atmospheric pressure, but is also near room temperature.

The plasma flows through a handheld, pen-sized instrument and exits as a high-speed jet. The jet mixes with ambient air, which is filled with chemical species such as oxygen, nitrogen and water vapor molecules. The fast-moving electrons in the plasma slam into these molecules, producing highly reactive species such as hydroxyl and nitric-oxide molecules. These radicals, as they're also called, are therapeutic.

Scientists still aren't entirely sure why these plasma-produced radicals are so beneficial in human therapies. They hypothesize that the reactive particles may induce an immune response in the body or modify the biochemical signaling agents between cells. In the case of cancer, the radicals might also trigger an oxidative stress response. Because cancer cells are already in a more stressed state than healthy cells, the radicals may push the cancer cells over the edge, killing them while healthy cells remain unharmed.

To kill exposed bacteria, the radicals can tear into the bacterial cell walls. Plasma, therefore, also can be used to sterilize surgical tools. Although plasmas are used for cutting in surgery, the FDA hasn't yet approved direct plasma treatment for wound healing and cancer, although doctors have used it in isolated, FDA-sanctioned studies. Clinical trials in Europe have already begun.

One problem is that the plasma jets can be temperamental, according to Mark J. Kushner from the University of Michigan and also one of the paper's authors. Sometimes the jets are perfectly laminar and even. Other times they're turbulent, leading to irreproducible results.

"From a clinical standpoint, that's probably not what you want," he said. "To obtain FDA approval of a plasma process, you want to be able to say that every time I treat the patient I'm treating in the same way."

At the same time, you might want some turbulence to make more of the radicals needed for a particular therapy. Regardless, no one was certain what causes the turbulence.

When the researchers simulated the plasma jets, they found that the electrodes in the instrument -- which are needed to create the electric field that makes the plasma -- generate heat. This heat spawns a sound wave that travels out through the jet and along the boundary where the plasma meets the air, a layer that's prone to be unstable. The sound wave disturbs this layer, likely triggering turbulent plumes.

Now that this phenomenon is relatively understood, Kushner said, researchers can enhance or dampen this effect, depending on what's best for the patient. Ultimately, he said, this new analysis can lead to an approved and reliable treatment.

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Les chercheurs commencent à découvrir les pouvoirs de guérison du plasma - apportant la matière à base d'ions dans les domaines médicaux. Une sorte de plasma appelé plasma à pression atmosphérique non équilibrée peut aider à soigner les plaies, détruire les cellules cancéreuses et tuer les bactéries nocives.

Les jets de plasma que les médecins pourraient utiliser, cependant, deviennent souvent turbulents avec la direction et la vitesse qui changent de façon spectaculaire. Maintenant, les chercheurs ont constaté que cette turbulence émerge probablement des ondes sonores induites par la chaleur générées par les électrodes plasmatiques. Cette nouvelle vision est essentielle pour des thérapies médicales plus cohérentes et efficaces.

"Maintenant, nous comprenons où les turbulences induites dans les jets de plasma à pression atmosphérique proviennent, il est possible de mieux le contrôler", a déclaré Amanda Lietz, de l'Université du Michigan, qui est l'auteur d'un nouveau rapport sur ces résultats, fondé sur sur les simulations informatiques, apparaissant comme article de couverture cette semaine dans la revue Applied Physics Letters, de AIP Publishing.

Un plasma est un gaz ionisé composé d'ions chargés positivement et d'électrons à écoulement libre. Ils ont tendance à être extrêmement chaud, comme ceux trouvés dans les dispositifs de fusion. Les jets de plasma à pression atmosphérique non équilibrée, cependant, sont frais au toucher.

Dans un dispositif médical typique, le plasma à pression atmosphérique est constitué d'un gaz noble comme l'hélium. Un champ électrique ionise l'hélium en supprimant un électron de chaque atome, en créant un plasma non seulement à la pression atmosphérique, mais aussi à proximité de la température ambiante.

Le plasma passe à travers un appareil portatif, un instrument de taille de stylo et sort comme un jet à grande vitesse. Le jet se mélange à l'air ambiant, qui est rempli d'espèces chimiques telles que l'oxygène, l'azote et les molécules de vapeur d'eau. Les électrons qui se déplacent rapidement dans le plasma coupent ces molécules, produisant des espèces hautement réactives telles que les molécules d'hydroxyle et d'oxyde nitrique. Ces radicaux, comme on les appelle aussi, sont thérapeutiques.

Les scientifiques ne sont toujours pas entièrement sûrs de la raison pour laquelle ces radicaux produits par plasma sont si bénéfiques pour les thérapies humaines. Ils émettent l'hypothèse que les particules réactives peuvent induire une réponse immunitaire dans le corps ou modifier les agents de signalisation biochimiques entre les cellules. Dans le cas du cancer, les radicaux peuvent également déclencher une réponse au stress oxydatif. Parce que les cellules cancéreuses sont déjà dans un état plus stressé que les cellules saines, les radicaux peuvent pousser à top de stress les cellules cancéreuses, les tuant alors que les cellules saines restent indemnes.

Pour tuer les bactéries exposées, les radicaux peuvent déchirer les parois cellulaires bactériennes. Le plasma, par conséquent, peut également être utilisé pour stériliser les outils chirurgicaux. Bien que les plasmas soient utilisés pour la coupe chirurgicale, la FDA n'a pas encore approuvé un traitement plasma direct pour la cicatrisation et le cancer, bien que les médecins l'aient utilisé dans des études isolées approuvées par la FDA. Les essais cliniques en Europe ont déjà commencé.

Un problème est que les jets de plasma peuvent être capricieux, selon Mark J. Kushner de l'Université du Michigan et aussi l'un des auteurs du journal. Parfois, les jets sont parfaitement laminaires et uniformes. D'autres fois, ils sont turbulents, ce qui entraîne des résultats irreproductibles.

"D'un point de vue clinique, ce n'est probablement pas ce que vous voulez", a-t-il déclaré. "Pour obtenir l'approbation par la FDA d'un processus de plasma, vous voulez pouvoir dire que chaque fois que je traite le patient que je traite de la même manière".

Dans le même temps, vous voudrez peut-être une certaine turbulence pour obtenir plus de radicaux nécessaires à une thérapie particulière. Quoi qu'il en soit, personne n'était certain de ce qui cause la turbulence.

Lorsque les chercheurs ont simulé les jets de plasma, ils ont constaté que les électrodes de l'instrument - qui sont nécessaires pour créer le champ électrique qui fait du plasma - génèrent de la chaleur. Cette chaleur génère une onde sonore qui se déplace à travers le jet et le long de la limite où le plasma rencontre l'air, une couche susceptible d'être instable. L'onde sonore perturbe cette couche, provoquant probablement des panaches turbulents.

Maintenant que ce phénomène est relativement compris, a déclaré Kushner, les chercheurs peuvent améliorer ou atténuer cet effet, selon ce qui est le mieux pour le patient. Finalement, at-il dit, cette nouvelle analyse peut conduire à un traitement approuvé et fiable.

Chez les personnes en bonne santé, les globules blancs ont la capacité d'adapter leur riposte aux différents agents pathogènes, microbes, virus ou cellules cancéreuses.

Dans le processus de production d'anticorps, les lymphocytes B utilisent une enzyme, la cytidine désaminase (AID°), qui agit comme une sorte de ciseau moléculaire qui coupe les chromosomes à l'intérieur de la cellule hôte. Ce mécanisme permet de restructurer les composants des chromosomes de ces lymphocytes et de produire différents types d'anticorps dont le système immunitaire a besoin.

Mais dans certains cancers, ce processus se dérègle et produit des mutations et des réarrangements chromosomiques qui rendent la tumeur plus agressive. Ces cancers peuvent ainsi s'étendre en profitant d'un mécanisme cellulaire de réparation appelé recombinaison homologue (RH).

Des chercheurs américains dirigés par le professeur Kevin Mills ont identifié une molécule appelée DIDS (acide 4,4 '-diisothiocyanatostilbène-2-2'-disulfonique) qui bloque l'action de réparation de l'ADN dans la leucémie lymphoïde chronique (LLC) , forçant les cellules cancéreuses à mourir.

"Le grand avantage de ce traitement est qu'il ne touche que les cellules tumorales exprimant l'AID et qu'il est inoffensif pour les cellules normales" souligne le professeur Mills qui a baptisé cette technique "chimiothérapie génétique".

Dans cette nouvelle étude, les chercheurs ont prélevé 74 échantillons de LLC de patients puis ont mesuré le niveau de l'enzyme AID dans ces cellules leucémiques. Ils ont constaté que 40 % des patients expriment l'AID. Selon les chercheurs, ce mécanisme d'expression de l'enzyme AID serait impliqué dans plusieurs types de tumeurs et cette nouvelle approche thérapeutique pourrait donc être étendue à d'autres formes de cancer.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Science Daily

CANCER: Le traitement du futur pourrait être un tir groupé ou polypharmacologie

Toujours à la recherche de médicaments plus efficaces mais moins toxiques contre le cancer, les chercheurs, ici de l'Université de Californie San Francisco (UCSF) et du Mont Sinaï (New York), travaillent sur une nouvelle approche multi-cibles, appelée polypharmacologie, une sorte de tir groupé ciblé sur plusieurs molécules spéciales qui, globalement, vont réussir à perturber l'ensemble du processus de la maladie. Ce travail soutenu par l'American Cancer Society, la Fondation Waxman, et les National Institutes of Health, publié dans l’édition du 7 juin de la revue Nature, ouvre la perspective de traitements plus efficaces et moins toxiques.


Cette nouvelle approche de conception de médicaments, mise au point par un groupe de chercheurs américains, consiste à chercher des balles intelligentes (magic bullets) ou produits chimiques qui attaquent chacun spécifiquement un gène ou une protéine impliquée dans une étape particulière du processus de la maladie. Il s’agit donc pour ces scientifiques de passer au crible les substances chimiques déjà disponibles pour identifier ces quelques molécules qui vont agir de concert sur le processus de la maladie.

Une arme, un coup, plusieurs cibles : «Nous avons toujours été à la recherche de telles molécules intelligentes», explique le Pr Kevan Shokat, chercheur au Howard Hughes Medical Institute et président du Département de pharmacologie cellulaire et moléculaire de l'UCSF. «Il s'agit d'un fusil qui vise non pas une cible, mais un ensemble d'objectifs. Cela multiplie les chances d'arrêter le cancer sans provoquer « trop » d'effets secondaires ».

De cette approche, ont déjà été issus 2 candidats médicaments, appelés AD80 (Voir principe sur figure ci-contre) et AD81 qui se sont avérés –sur les mouches à fruits- plus efficaces et moins toxiques que le vandetanib, un médicament approuvé par la US Food & Drug Administration l’année dernière pour le traitement d'un certain type de cancer de la thyroïde.

Surmonter le problème des effets secondaires : Dans toute maladie, il y a de nombreuses interactions moléculaires et de multiples autres processus dans des tissus spécifiques, et aujourd’hui, la plupart des médicaments sont des produits chimiques qui interfèrent avec les protéines et les gènes directement impliqués dans ces processus. Plus le médicament perturbe les éléments clés du processus de la maladie, plus il est efficace.

De plus, la toxicité du médicament est liée à la façon dont il perturbe également d'autres parties du système de l'organisme. Alors que l'index thérapeutique (le ratio de la dose efficace à la dose toxique) d’un grand nombre de médicaments, en général, considérés comme les plus sûrs sur le marché est supérieur à 20 ou plus –ce qui signifie qu’il faudrait prendre 20 fois la dose prescrite pour risquer les effets secondaires graves-, cet indice peut avoisiner « 1 » quand il s’agit d’anticancéreux… Souffrir des effets secondaires des médicaments contre le cancer est une réalité pour de très nombreux patients, réduire cette toxicité est donc un des grands objectifs des chercheurs et des laboratoires pharmaceutiques.

Cette nouvelle approche pourrait fortement y contribuer. Sur les mouches des fruits, les chercheurs ont trouvé une technique de sélection des composés pour identifier celui qui va perturber au mieux tout un réseau de gènes. Et plutôt que de retenir une molécule qui va inhiber une cible, ils recherchent celle qui va inhiber tout un ensemble de protéines.

Des chercheurs coréens viennent de faire un pas significatif vers un traitement efficace contre le cancer au moyen de nanoparticules magnétiques. En multipliant par dix la quantité de chaleur libérée par ces objets sous l’action d’un champ magnétique alternatif, ils ont pu guérir des souris avec moins de nanoparticules.

L’hyperthermie magnétique, et plus généralement l’idée de faire pénétrer des nanoparticules ou des nanotubes dans des tumeurs pour les chauffer sélectivement sous l’action de champs électromagnétiques, n’est pas nouvelle. On sait que presque toutes les cellules, qu’elles soient normales ou cancéreuses, commencent à mourir lorsque leur température s’élève au-dessus de 43˚C. Il n’y a que des organismes extrêmophiles, comme certaines bactéries vivant au fond des océans, qui peuvent tolérer des températures au moins deux fois plus élevées.

Dans le cas de l’hyperthermie magnétique, on commence par fabriquer des nanoparticules ferromagnétiques à base de fer, de nickel, de cobalt ou de leurs composés chimiques. Le plus souvent, il s’agit d’oxyde de fer. Du fait de leur petite taille, ces particules peuvent manifester le phénomène de superparamagnétisme. Bien qu'elles soient ferromagnétiques, leur aimantation apparaît nulle, mais un champ magnétique extérieur peut les aimanter comme dans un matériau paramagnétique. Toutefois la susceptibilité magnétique de ces grains est beaucoup plus grande que celle des matériaux paramagnétiques et sous l’action d’un champ magnétique alternatif, cette aimantation forte peut se renverser facilement. Les nanoparticules s’échauffent donc et si elles se trouvent dans des cellules cancéreuses, elles vont les détruire.

À priori, l’idée semble bonne, d’autant plus que l’on connait des nanoparticules à l’intérieur de certaines bactéries et on pourrait donc s’attendre à ce que celles que l’on synthétise soient biocompatibles. En bonus, Comme ces nanoparticules ne sont pas naturellement aimantées, elles ne s’agglomèrent pas dans l’organisme.

Malheureusement, jusqu’à présent, la chaleur libérée par nanoparticule sous l’action d’un champ magnétique alternatif restait assez faible, contraignant à en injecter de grandes quantités dans l'organisme. Et c’était là le problème car cette invasion déclenche la réponse immunitaire de l’organisme, limitant l’efficacité du traitement.

Un traitement efficace contre certains cancer du ?

Cette barrière vient de céder, si l’on en croit une publication dans Nature Nanotechnology portant sur les travaux de Jinwoo Cheon et ses collègues de l’Université Yonsei à Seoul.

Les chercheurs ont fabriqué des nanoparticules en double couche avec deux matériaux différents. Ces derniers interagissent de sorte que leur capacité à réagir à un champ magnétique oscillant augmente. Au final, la chaleur libérée est multipliée par 10, réduisant du même facteur la quantité de nanoparticules à injecter dans un organisme.

Les chercheurs ont réalisé un premier test sur des souris placées dans une bobine générant un champ magnétique alternatif pendant 10 minutes. Retirées des bobines, les souris ont été mises en observation. Au bout de 4 semaines, il n’y avait plus de trace de tumeurs. Or, ces dernières étaient issues de cellules humaines cancéreuses provenant du cerveau. Si un tel traitement fonctionnait aussi chez l’homme on comprend aisément son potentiel.

(July 24, 2011) — One of the latest attempts to boost the body's defenses against cancer is called adoptive cell transfer, in which patients receive a therapeutic injection of their own immune cells. This therapy, currently tested in early clinical trials for melanoma and neuroblastoma, has its limitations: Removing immune cells from a patient and growing them outside the body for future re-injection is extremely expensive and not always technically feasible.

Un des essais pour booster les défenses du corps est appelé transfer de cellules adoptables. dans lequel les patients recoivent une injection thérapeuthique de leur propres cellules. Cette thérapie a été testé pour le méanome et le neuroblastome et a ses limitations qui sont que c'est dispendieux et pas toujours applicable.

Weizmann Institute scientists have now tested in mice a new form of adoptive cell transfer, which overcomes these limitations while enhancing the tumor-fighting ability of the transferred cells. The research, reported recently in Blood, was performed in the lab of Prof. Zelig Eshhar of the Institute's Immunology Department, by graduate student Assaf Marcus and lab technician Tova Waks.

Mais des scientifiques ont testé une autre forme de cette thérapie de transfer de cellules adoptables qui va au delà de ces limitaions tout en rehaussant la capacité des cellules tranféré à combattre les tumeurs.

The new approach should be more readily applicable than existing adoptive cell transfer treatments because it relies on a donor pool of immune T cells that can be prepared in advance, rather than on the patient's own cells. Moreover, using a method pioneered by Prof. Eshhar more than two decades ago, these T cells are outfitted with receptors that specifically seek out and identify the tumor, thereby promoting its destruction.

La nouvelle approche devrait être plus facilement applicable que celle existante parce que relié à un donneur de cellules T qui peut être^préparé à l'avance plutôt que sur les cellules du patient lui-même. De plus ces cellules T peuvent être équipé de récepteurs pouvant chercher et identifier la tumeur et promouvoir sa destruction.

In the study, the scientists first suppressed the immune system of mice with a relatively mild dose of radiation. They then administered a controlled dose of the modified donor T cells. The mild suppression temporarily prevented the donor T cells from being rejected by the recipient, but it didn't prevent the cells themselves from attacking the recipient's body, particularly the tumor. This approach was precisely what rendered the therapy so effective: The delay in the rejection of the donor T cells gave these cells sufficient opportunity to destroy the tumor.

Dans l'étude, les sicnetifiques ont d'abord supprimé le système immunitaire de souris avec des doses de radiations relativement douces. Ils ont alors administrés les cellules T modifiées du donneur. Le fait que le système immunitaire du receveur est temporairement supprimé empêchent que les cellules T du donneur soient rejetées mais n'empêchent pas que ces cellules attaquent la tumeur du patient (dans ce cas une souris...)

If this method works in humans as well as it did in mice, it could lead to an affordable cell transfer therapy for a wide variety of cancers. Such therapy would rely on an off-the-shelf pool of donor T cells equipped with receptors for zeroing in on different types of cancerous cells.

Si la méthode marche chez les humains ausi bien que chez les souris, cela pourrait conduire à une méthode de transférer des cellules adoptables abordables pour une variété de cancers. Cela reposerait sur un bassin de donneurs dont les cellules poursuivraient les tumeurs chez des receveurs.
Prof. Zelig Eshhar's research is supported by the M.D. Moross Institute for Cancer Research; the Kirk Center for Childhood Cancer and Immunological Disorders; the Leona M. and Harry B. Helmsley Charitable Trust 50; and the estate of Raymond Lapon.

Citation :

A Fundamentally New Approach To Improving Cancer Chemotherapy


A new strategy for getting anti-cancer drugs to kill cancer cells, without causing serious harm to normal cells in the body, is reported in the current [June] issue of ACS Chemical Biology, a monthly peer-reviewed journal of the American Chemical Society.

Une nouvelle stratégie pour tuer les cellules cancéreuses sans endommager les saines est rapporté dans le numéro de juin de Chimical biology.

The approach, tested in laboratory experiments with several existing anti-cancer drugs, could offer substantial benefits for cancer patients, according to Jeffrey P. Krise, Ph.D. Krise led a group of pharmaceutical and medicinal chemists at the University of Kansas at Lawrence who did the research.
The new approach would allow anticancer drugs to accumulate in both normal and malignant cells. The drugs, however, would be tweaked by giving them "basic" chemical properties. In chemistry, "basic" means an alkaline substance like baking soda or laundry detergent, which has properties opposite those of acidic substances.


La nouvelle approche permettrait aux médicaments anti-cancer de s'Accumuler dans les cellules saines et les cellules cancéreuses . Les médicaments toutefois seraient faits de tels manière qu'il se comporteraient comme une base. (contraire d'acide)

Normal cells simply isolate anti-cancer drugs with basic properties, greatly reducing the toxic effects. Cancer cells, in contrast, have an impaired ability to isolate basic substances, and get hit with a full blast of toxicity.

Les cellules saines osnt capables d'isoler les médicaments avec des propriétés basiques que n'ont pas les cellules cancéreuses.

"It could allow cancer patients to tolerate higher and more effective doses of chemotherapy before normal cells are damaged to an extent that causes serious side effects and cessation of therapy," Krise said. "The approach is completely different from previous attempts that were designed to deliver drugs only to cancer cells and not normal cells."

"The results of our studies should lead to the development of rationally designed molecules that are more selective and produce fewer side effects," Krise explained. "Importantly, this technology can also be used to modify existing drugs and increase their selectivity."

Krise's report describes a number of existing anti-cancer drugs that have basic properties, and notes that the new findings may provide the first explanation of why these drugs are so effective.

"There is obviously much more work to be done in order for the impact of the work to be fully appreciated and accepted," Krise said. "We are hopeful, at the current time, that this technology will have broad applicability."

The research team included Muralikrishna Duvvuri, Ph.D., Samidha Konkar, Ph.D., Kwon Ho Hong, Ph.D., and Brian S. J. Blagg, Ph.D.

The American Chemical Society -- the world's largest scientific society -- is a nonprofit organization chartered by the U.S. Congress and a global leader in providing access to chemistry-related research through its multiple databases, peer-reviewed journals and scientific conferences. Its main offices are in Washington, D.C., and Columbus, Ohio.
L'approche testée en laboratoire avec plusieurs médicaments existants pourrait offrir des bénéfices substanciels pour les patients atteints de cancer.

La nouvelle approche permettrait que les médicaments anti-cancer s'accumulent dans les cellules saines et les cellules cancéreuses. Le médicament aurait toutefois été organisé pour avoir des propriétés basiques. En chimie une "base" ça veut dire que une substance alkaline comme la petite vache ou le détergent à lessive, c'est opposé à "acide".

Les cellules normales vont tout simplement écarter ces médicaments sans en être affecté beaucoup alors que les cellules cancéreuses vont s'en prendre plein la gueule.