Des molécules qui vibrent 40 000 milliards de fois par seconde sous l’effet de la lumière infrarouge peuvent littéralement déchirer la membrane d’une cellule cancéreuse en quelques minutes. Cette technique, testée avec un taux de réussite de 99 % en laboratoire, a guéri la moitié des souris atteintes de mélanome — sans chimiothérapie, chirurgie ni radiothérapie.

Ce que vous allez apprendre

• Comment une molécule déjà utilisée en imagerie médicale peut être transformée en arme mécanique anticancéreuse
• Pourquoi cette approche pourrait échapper au problème de résistance qui limite les traitements chimiques classiques
• Ce que les chercheurs ont découvert sur l’élimination de ces molécules par l’organisme

Détruire une cellule cancéreuse par la vibration pure

La technique du « marteau-piqueur moléculaire » repose sur des molécules d’aminocyanine — des colorants synthétiques déjà largement utilisés en imagerie médicale pour la détection du cancer. Stimulées par de la lumière proche infrarouge, ces molécules se mettent à vibrer de façon synchrone à environ 40 billions d’oscillations par seconde — une fréquence suffisante pour déchirer physiquement la membrane d’une cellule cancéreuse.

Publiés fin 2023 dans Nature Chemistry par une équipe des universités Rice, Texas A&M et du Texas, les premiers résultats ont montré un taux de réussite de 99 % dans la destruction des cellules cancéreuses en culture de laboratoire. Dans des modèles murins de mélanome, la moitié des animaux traités ont été guéris du cancer.

Crédit : Ciceron Ayala-Orozco et al., Nature Chemistry , 2023

Fonctionnement du mécanisme de vibration. Le « marteau-piqueur moléculaire » est une molécule intégrée à la membrane cellulaire qui vibre lorsqu’elle est exposée à la lumière proche infrarouge.

Un million de fois plus rapide que les précédentes machines moléculaires

Cette technique s’appuie sur des travaux antérieurs concernant les moteurs moléculaires de type Feringa, capables eux aussi de détruire des structures cellulaires problématiques. Mais les nouveaux marteaux-piqueurs moléculaires représentent, selon James Tour, chimiste à l’Université Rice, « une toute nouvelle génération de machines moléculaires » : leur mouvement mécanique est plus d’un million de fois plus rapide, et ils s’activent par lumière proche infrarouge plutôt que par lumière visible — un avantage crucial puisque l’infrarouge pénètre bien plus profondément dans les tissus corporels, ouvrant la voie à des traitements de cancers osseux ou d’organes sans intervention chirurgicale.

Le mécanisme précis implique des plasmons — des mouvements collectifs d’électrons à l’intérieur de la molécule qui induisent une vibration mécanique dans l’ensemble de la structure. « C’est la première fois qu’un plasmon moléculaire est utilisé de cette manière pour exciter la molécule entière et produire une action mécanique », explique Ciceron Ayala-Orozco, co-auteur des travaux. Ces plasmons possèdent un « bras » permettant à la molécule de se fixer à la membrane cellulaire cancéreuse tandis que les vibrations la déchirent.

Une résistance cellulaire peu probable

L’espoir des chercheurs dépasse le simple taux de réussite en laboratoire. Parce qu’il s’agit d’une action purement mécanique — et non chimique — les cellules cancéreuses ne devraient pas pouvoir développer de résistance à cette technique, contrairement aux traitements chimiothérapeutiques classiques où la résistance acquise est un problème majeur.

Crédit : Ciceron Ayala-Orozco/Université Rice

Structure d’une molécule d’aminocyanine (un marteau-piqueur moléculaire) superposée au plasmon moléculaire calculé.

Des questions de sécurité en cours de résolution

Une étude de suivi publiée fin 2024 dans Advanced Science a exploré plusieurs variations de ces marteaux-piqueurs pour cibler différents types de cancer, tout en examinant leur toxicité potentielle. Les chercheurs ont découvert que de faibles doses de molécules non activées sont rapidement internalisées et éliminées par les cellules normales — un signe encourageant pour leur profil de sécurité en vue d’applications thérapeutiques futures.

Les résultats restent pour l’instant limités aux modèles de laboratoire et animaux ; leur transposition à l’humain reste un défi de taille encore à relever.