Quels sont les enjeux des nanotechnologies pour la santé ?

Représentant des outils et composants infiniment petits, de la taille du nanomètre, les nanotechnologies offrent de nombreuses perspectives intéressantes dans le secteur médical, notamment pour améliorer et perfectionner les outils diagnostiques ou encore les traitements thérapeutiques. Nous vous en disons plus sur ce domaine en plein essor !

Qu’est-ce que la nanotechnologie ?

Selon l’Inserm, la nanotechnologie regroupe l’ensemble des techniques et des outils qui permettent d’étudier ou d’interagir avec les phénomènes particuliers qui existent au niveau nanométrique ou nanoscopique. En effet, pour un même composé, les lois de la physique ne sont pas les mêmes qu’aux dimensions macroscopiques. Elles permettent de mieux comprendre les mécanismes et les interactions au niveau moléculaire.

Sa principale unité de mesure est le nanomètre, soit le milliardième du mètre. Le nanomètre est une taille non visible à l’œil nu. Il correspond environ à la distance entre deux atomes. À cette échelle, il est possible de découvrir des propriétés nouvelles, qui sont spécifiques.

Quels bénéfices pour le monde médical ?

La biologie humaine constitue un domaine d’application idéale pour les nanotechnologies. Ces dernières permettent de structurer des assemblages moléculaires destinés à interagir, traiter ou reconstituer un tissu ou un organe particulier dans le corps humain. Grâce aux nanotechnologies, il est aussi possible de miniaturiser des dispositifs pour développer une nouvelle génération d’outils de diagnostic in ou ex vivo.

La crise de la Covid-19 a mis en lumière le potentiel de cette approche dans le domaine de la santé à travers le développement des deux principaux vaccins à ARN messager contre le SARS-CoV-2 :

La partie « nano » de ces vaccins correspond au vecteur dans lequel est inséré l’ARN messager qui code pour la protéine Spike et doit être acheminé jusque dans le cytoplasme des cellules pour y être traduit en protéine. Dans ces deux médicaments, l’ARNm est transporté au sein d’une bulle de gras pleine (nanoparticules de lipides) ou creuse (liposome). L’enjeu d’un tel développement technologique était de disposer de vecteurs stables avant et après administration, qui protègent l’ARNm jusque dans les cellules et permettent de le libérer une fois la membrane cellulaire franchie. Ils ont nécessité la mise au point d’assemblages de lipides aux propriétés physicochimiques adaptées.

Comment les nanotechnologies peuvent-elles être mise à contribution dans le milieu médical ?

Les nanotechnologies représentent d’importants enjeux en médecine sur différents plans comme la prévention, le diagnostic précoce ou encore le suivi thérapeutique… les perspectives des nanotechnologies sont nombreuses :

Pour l’imagerie médicale. Les nanoparticules représentent une alternative intéressante aux produits de contraste généralement injectés dans l’organisme. Elles permettraient d’améliorer la résolution des images obtenues, tout en étant mieux tolérées par l’organisme.
Pour les analyses biologiques. La mise au point de biopuces pourrait aider à prévenir ou diagnostiquer précocement certaines maladies pour lesquelles de nombreux phénomènes biologiques se produisent à l’échelle moléculaire, et les symptômes n’en sont que la résultante tardive, identifiable à l’échelle macroscopique.
Pour les puces à ADN. Il s’agit de petites plaques en verre, en plastique ou bien en silicium sur lesquelles sont fixées des dizaines de milliers de brins d’acide nucléique de séquences déterminées, afin de détecter leur complément dans le milieu biologique étudié (sang, urine…). Elles permettent de mettre en évidence la présence d’un pathogène viral ou bactérien, ou encore de repérer une mutation spécifique d’une maladie génétique.
Pour réparer ou remplacer des tissus osseux, cutanés ou bien nerveux ou cardiaques. Les nanobiomatériaux sont particulièrement intéressants. Biocompatibles, ils peuvent être structurés afin d’avoir une surface qui va mimer celle du tissu physiologique.

Dans le domaine de l’oncologie, déjà 9 médicaments sont commercialisés dans le monde. Selon l’organisation professionnelle des entreprises du médicament opérant en France (LEEM), les apports de la nanomédecine d’ici 2030 s’orientent vers :

Des nano-objets capables de leurrer le système immunitaire pour mieux traiter certaines pathologies
Des nano-objets capables d’activer le système immunitaire afin de restaurer une réponse de l’organisme contre une pathologie
Des nanovecteurs ciblés spécifiques à certains types cellulaires pour libérer une substance active sans induire de toxicité dans d’autres types cellulaires.
Des nano-objets portant un label fluorescent ou radioactif:
- Capables de détecter précocement des perturbations fonctionnelles ;
- Permettant d’apporter une aide à la chirurgie guidée par l’image.

Quelques exemples d’avancées spectaculaires reposant sur les nanotechnologies :

– Une lentille de contact nouvelle génération. La société Innovega, à Bellevue, WA, a inventé une lentille d’affichage placée au centre d’une lentille de contact. Aussi petits que la pupille de l’œil, les éléments optiques qui la composent sont loin de gêner la vision.

– Un détecteur nanotechnologique pour prévenir les crises cardiaques. Eric Topol, MD, de Scripps Health a travaillé avec Axel Sherer, PhD, de Caltech pour concevoir des nanocapteurs. Ces dispositifs médicaux lancent une alerte bien avant que les crises cardiaques ne surviennent. Leur technologie consiste à détecter le précurseur d’une crise cardiaque via de minuscules puces nanocapteurs de circulation sanguine. Celles-ci envoient donc un signal sur le smartphone du patient en cas d’alerte.

– Un microrobot dédié à la chirurgie oculaire. Les scientifiques du laboratoire de robotique multiéchelles de l’ETH Zürich ont élaboré un microrobot à guidage magnétique. Intégré dans l’œil, ce dernier peut effectuer une chirurgie de précision.

– La création d’électrodes biodégradables. Bettinger et Whitacre, deux professeurs en sciences des matériaux et de génie biomédical ont découvert dans les aliments des substances de batterie digestibles. Celles-ci permettent essentiellement d’alimenter des instruments médicaux que les patients pourraient avaler.

Une technologie innovante mais non dépourvue de risques

La nanomédecine ouvre de nouvelles perspectives sur des enjeux clés de la santé. Elle permet d’interagir et de cibler de façon précise un tissu, un type cellulaire ou même une molécule. Son utilisation vise à développer davantage de solutions de prévention, de détecter des pathologies le plus précocement possible, d’optimiser l’efficacité des thérapies existantes, ou encore d’accélérer la recherche en médecine régénérative.

Si la nanotechnologie promet de formidables découvertes qui pourraient pousser encore plus loin les prouesses médicales, elle n’est pas sans risques. Selon l’Inserm, certaines institutions publiques nationales ou internationales préconisent, outre l’évaluation de la sûreté des produits nanomédicaux, de définir une éthique et une réglementation stricte autour de ces produits, si possible à l’échelle internationale.

Sources :