Lutter contre le cancer grâce aux nanotechnologies

Patrick Couvreur

Lauréats du Prix de l'inventeur européen 2013 dans la categorie Recherche

Patrick Couvreur, Barbara Stella, Véronique Rosilio, Luigi Cattel, inventeurs de médicaments contre le cancer en nano-capsules

Les scientifiques engagés dans la lutte contre le cancer rêvent depuis très longtemps d'une « arme magique » qui permettrait d'éliminer les cellules cancéreuses sans endommager les tissus normaux. Ce rêve est devenu réalité avec l'introduction en pratique clinique de nano-capsules qui transportent des médicaments anti-cancéreux puissants directement sur les sites tumoraux.

Cette méthode révolutionnaire se fonde sur des découvertes d'avant-garde brevetées par Patrick Couvreur, pionnier belge des nanotechnologies, professeur et directeur de l'unité chimie physique, pharmacotechnologie et biopharmacie de l'Université Paris Sud.

Lutter contre un tueur redoutable

LaboratoryMalgré les progrès faits dans le traitement contre les cancers, ceux-ci restent la principale cause de décès au niveau mondial, et les choses ne font que s'aggraver. D'après les prévisions des chercheurs du Centre international de recherche sur le cancer (CIRC), il devrait y avoir 22,2 millions de nouveaux cas de cancer dans le monde en 2030, soit une augmentation de 75 % par rapport à l'année 2008.

La chimiothérapie, qui consiste à traiter le cancer en administrant des substances chimiques toxiques qui empêchent la multiplication des cellules cancéreuses, est l'une des principales armes dont nous disposons actuellement contre cette maladie.

Les premiers pas de la chimiothérapie remontent au début des années 1900 et, depuis lors, son principe sous-jacent n'a pas changé : Les substances chimiques agressives tuent les cellules à division rapide responsables du cancer.

Malheureusement, les effets secondaires d'une chimiothérapie peuvent être dévastateurs. En effet, le traitement ne s'attaque pas exclusivement aux tumeurs : il peut aussi faire des ravages sur les cellules normales du foie, de l'appareil digestif et de la moelle osseuse des patients. En outre, choisir la bonne dose est essentiel : la différence entre l'empoisonnement et la guérison ne tient parfois qu'à quelques milligrammes.

« Les laboratoires pharmaceutiques attachent beaucoup d’importance à l’existence d’un brevet clair et précis avant d’investir dans le développement ou dans la production ».

Une « arme magique » pour cibler les cancers

Le « père » de la chimiothérapie, Paul Ehrlich, lauréat du prix Nobel de médecine en 1908, alors qu'il recherchait une solution à ce problème, avait envisagé une manière mieux maîtrisée d'éliminer les cellules cancéreuses : ce pionnier rêvait de médicaments qui feraient mouche comme des balles à tête chercheuse et qui ne manqueraient jamais leur cible (en allemand Zauberkugel, balles magiques).

Ces balles magiques sont restées à l'état de rêve jusqu'en 1977, année où le professeur Peter Paul Speiser, pionnier des nanotechnologies, rencontra Patrick Couvreur, alors jeune chercheur à l'ETH (école polytechnique fédérale) de Zurich.

Ensemble, les deux hommes se sont lancés sur la piste des principes fondamentaux des nano-médicaments d'aujourd'hui : en plaçant les ingrédients actifs à l'intérieur de nano-capsules - matériaux miniatures qui se dissolvent progressivement après injection - on prolonge l'effet des médicaments et on le maîtrise mieux. Dans le même temps, on limite aussi les effets secondaires.

Le long chemin du progrès scientifique

En 1979, Couvreur réussit à encapsuler des médicaments dans des nano-particules biodégradables pour obtenir un traitement utilisable chez l'homme, au moins en théorie.

Pour poursuivre ses recherches, Couvreur s'installa alors à l'Université Paris-Sud où il prit des responsabilités importantes de chercheur et de coordinateur entre le monde universitaire et l'industrie pharmaceutique.

En 1997, Couvreur créa à Paris l'entreprise BioAlliance, afin de pouvoir mener des essais cliniques portant sur son invention. L'un des premiers défis à relever était le passage à l'échelle industrielle de la production des nano-particules : « Pour nos recherches en laboratoire, nous travaillions sur des quantités de l'ordre du milligramme mais, pour la phase clinique, nous avions besoin de kilogrammes », explique Couvreur.

L'obtention d'un brevet européen était également essentielle pour permettre à sa nouvelle entreprise de prendre son élan. « Les laboratoires pharmaceutiques attachent beaucoup d'importance à l'existence d'un brevet clair et précis avant d'investir dans le développement ou dans la production », souligne Couvreur.

« Aujourd’hui, nous savons déjà multiplier par cinquante le ratio transporteur du médicament sur médicament. Imaginons où nous en serons dans quelques années ».

Faire le lien entre la recherche et la pratique

LaboratoryDepuis sa fondation en 1997, la société de Patrick Couvreur, BioAlliance Pharma a levé 20,8 millions d'euros (27,0 millions de dollars) auprès d'investisseurs financiers et stratégiques. Les résultats sont actuellement très prometteurs :

« Aujourd'hui, nous savons déjà multiplier par cinquante le ratio transporteur du médicament sur médicament. Imaginons où nous en serons dans quelques années », déclare Couvreur.

Les nano-médicaments pionniers sont tout particulièrement adaptés au traitement du cancer du pancréas, une pathologie dont le traitement est lié à un marché qui devrait représenter plus d'1,5 milliards de dollars en 2015. En Europe, le cancer du pancréas est le 10e type de cancer le plus fréquent. Il représente 2,6 % des cancers chez les hommes et les femmes et c'est la 8e cause de décès par cancer - soit environ 65 000 décès chaque année.

« Nous attaquons aussi d'autres maladies. Le VIH est par exemple une maladie importante. Nos premiers tests ont été extrêmement encourageants et montrent que nos nano-capsules accroîtront aussi l'efficacité de l'administration des médicaments contre le VIH », explique Couvreur.

Rêves d’un « institut de la découverte de médicaments »

Patrick Couvreur, qui se bat constamment pour que les progrès de la médecine soient portés en pratique clinique, a participé à la création de l'école doctorale Innovation thérapeutique à l'Université Paris-Sud, où il dirige l'unité Chimie physique, pharmacotechnologie et biopharmacie, qui regroupe 110 chercheurs.

« Mon véritable rêve est de mettre au point un médicament anti-cancéreux efficace et de créer un « institut de la découverte de médicaments » dans la région Île-de-France, pour donner à la France une visibilité internationale dans ce domaine », déclare Couvreur.

Une vie dédiée à la recherche

Actuellement, Couvreur travaille sur la troisième génération de nano-particules avec son équipe de recherche au sein de la start-up Medsqual. Cette nouvelle génération de nano-particules combine un anti-cancéreux, la gemcitabine, avec le lipide compact squalène, pour multiplier par dix l'efficacité anti-tumorale. Ce nouveau médicament, breveté en 2011, subit actuellement les essais cliniques de phase III et devrait être autorisé par la FDA et les autorités règlementaires européennes en 2015/2016.

Par l'ardeur qu'il a mise dans ses travaux de recherche et ses actions de lobbying permanent auprès de l'industrie pharmaceutique, Patrick Couvreur a joué un rôle capital dans la concrétisation des « balles magiques » rêvées par Paul Ehrlich il y a plus de 100 ans.


Comment ça marche ?

Les nano-particules inventées par Patrick Couvreur mesurent 10 à 1 000 nanomètres et peuvent circuler librement dans le corps sans être absorbées ni dissoutes, contrairement aux médicaments classiques que l'on injecte dans la circulation sanguine.

Au lieu de libérer leurs ingrédients biologiquement actifs immédiatement après avoir été injectés, les médicaments présents dans les nano-capsules ne libèrent leur charge que lorsque l'enveloppe extérieure a été dissoute, soit du fait de changements de température, soit sous l'action de facteurs chimiques, comme la dégradation biologique des lipides dans certaines régions du corps.

De ce fait, les nano-capsules permettent une demi-vie bien plus longue dans la circulation sanguine que celle obtenue après une injection classique ; l'effet peut donc être bien plus concentré, condensé dans une région spécifique.

Un autre avantage de procéder à l'enrobage des médicaments dans des polymères réside dans le fait que le système immunitaire humain ne reconnaît pas le médicament tant que cet enrobage n'est pas dissous. Cet enrobage de « camouflage » et la petite taille des nano-particules chargées du médicament leur permet de se déplacer partout dans le corps, et même de traverser la barrière hémato-encéphalique.

Science-fiction, nano-robots et médicaments « télécommandés »

Avant que les nanotechnologies n'en viennent à représenter un marché de plusieurs milliards de dollars (qui devrait dépasser 30 milliards de dollars en 2015), elles relevaient de la science-fiction. Dans le film Le voyage fantastique (1966), une équipe de chercheurs, réduits à des nano-dimensions, était injectée dans la circulation sanguine d'une personne. Ce film a été projeté dans les facultés de médecine afin d'expliquer les concepts de l'immunologie.

Aujourd'hui, des chercheurs travaillent avec ferveur à la construction de nano-robots, de minuscules machines d'une taille de 0,1 à 10 micromètres. À l'avenir, ces micro-machines pourraient être injectées à des patients, et pourraient réaliser diverses tâches : enquêtes diagnostiques, réparation de cellules, et même nano-chirurgie.

Une autre approche d'avant-garde pour l'administration contrôlée de médicaments réside dans l'association de nano-particules et de nano-cristaux magnétiques qui peuvent être « télécommandés » à l'aide de champs magnétiques haute résonnance, afin d'être dirigés vers des sites ciblés à l'intérieur du corps humain.

La demande en médicaments anti-cancéreux puissants n'a jamais été aussi forte. Le cancer constitue actuellement la principale cause de décès dans le monde, et l'Organisation mondiale de la santé estime que le bilan atteindra 13,1 millions de victimes en 2030.

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