Une équipe dirigée par le physicien égyptien Ahmed El-Gendy a réduit de 63 % la viabilité de cellules de cancer du foie lors d’une expérience en laboratoire, en déplaçant des nanoparticules magnétiques à l’intérieur des cellules afin de produire des forces mécaniques qui endommagent leur structure, plutôt qu’en utilisant le champ magnétique pour les chauffer. Les résultats de l’étude ont été publiés il y a quelques jours dans la revue « Materials Today Chemistry ».
Comment les particules déplacent mécaniquement les cellules cancéreuses
La technique consiste à introduire des particules magnétiques dans les cellules, puis à les exposer à un champ magnétique alternatif, sans aiguille chirurgicale, dose médicamenteuse ni chauffage délibéré des cellules. Le champ fait bouger et tourner les particules dans l’espace limité de la cellule, les transformant en sortes de moteurs microscopiques qui produisent des forces et des couples mécaniques.
Cette recherche constitue la première application pratique de la nouvelle technique mise au point par El-Gendy, professeur de physique à l’Université du Texas à El Paso. La Société internationale des matériaux avancés, en Suède, avait récemment distingué cette technique en décernant au chercheur le prix Marie-Curie 2026 dans le domaine de la nanomédecine pour le traitement du cancer.
Tester le carbure de fer sur des cellules de cancer du foie
Pour l’expérience, l’équipe a utilisé des nanoparticules fabriquées à partir de carbure de fer et testé leur effet sur des cellules Hep-G2, un modèle de laboratoire utilisé dans l’étude du cancer du foie. La taille des particules variait entre 35 et 154 nanomètres, tandis que les chercheurs ont eu recours à des techniques d’imagerie et de mesure des cellules pour vérifier que les particules pouvaient y pénétrer.
El-Gendy a indiqué que l’équipe ne cherchait pas à augmenter fortement la température, mais à déterminer l’effet du mouvement lui-même. Il a expliqué que le champ magnétique génère sur les particules des forces et des couples mécaniques qui les font tourner et se déplacer à l’intérieur de la cellule, et que ce mouvement dans un espace limité peut perturber sa structure.
Les résultats ont montré que cette perturbation causait de graves dommages aux cellules cancéreuses et les conduisait à mourir selon l’un de deux mécanismes: le premier est l’« apoptose », c’est-à-dire la mort cellulaire programmée, et le second la « nécrose », due aux dommages directs infligés à la cellule. L’effet observé dépend donc de la force mécanique produite par les particules à l’intérieur de la cellule, et non de leur destruction par élévation de la température.
Pour vérifier que les dommages étaient dus au mouvement et non à la chaleur, les chercheurs ont testé la capacité des particules de carbure de fer à produire un échauffement. El-Gendy a indiqué que les valeurs enregistrées étaient faibles et que les expériences n’avaient pas montré d’élévation notable de la température dans les conditions utilisées pour l’étude.
En revanche, les images des cellules ont montré une perturbation manifeste de leurs membranes après l’application du champ magnétique en présence des particules à l’intérieur des cellules. El-Gendy estime que ces observations étayent l’hypothèse sur laquelle son équipe travaille depuis plusieurs années: détruire les cellules cancéreuses par la force mécanique plutôt que par la chaleur.
Pourquoi l’équipe a-t-elle choisi le carbure de fer?
L’équipe a choisi le carbure de fer en raison de ses fortes propriétés magnétiques, car le succès de l’idée dépend du degré de réaction des particules au champ. Les chercheurs ont également fabriqué des particules de tailles et de phases cristallines différentes afin d’étudier le lien entre ces variables, leur comportement magnétique et leur capacité à produire un effet à l’intérieur des cellules.
El-Gendy a expliqué que l’objectif final n’était pas de fabriquer une particule magnétique plus performante en soi, mais de comprendre comment transformer ses propriétés physiques en une force agissant à l’intérieur d’une cellule cancéreuse. C’est pourquoi l’étude comprenait une analyse des propriétés des particules, ainsi qu’une estimation des forces et des couples susceptibles d’être générés lorsqu’elles sont exposées au champ magnétique.
L’expérience d’El-Gendy dans les applications médicales des particules magnétiques et le début de ses recherches sur le cancer remontent-ils à cette période?
El-Gendy possède plus de 20 ans d’expérience dans l’étude des nanoparticules magnétiques et de leurs applications médicales. Il avait déjà testé cette idée dans des recherches portant sur d’autres tumeurs, notamment le cancer de la prostate et le cancer du sein, à l’aide de modèles animaux.
Ces recherches sont nées de la volonté de dépasser l’un des problèmes de l’hyperthermie magnétique, qui consiste à introduire les particules dans la tumeur puis à les exposer à un champ magnétique alternatif, transformant ainsi l’énergie magnétique en chaleur. La température de la zone ciblée peut atteindre de cette manière environ 40–45 degrés Celsius, soit un niveau suffisant pour tuer la tumeur.
El-Gendy a souligné que la chaleur ne distingue pas en elle-même les cellules cancéreuses des cellules saines, ce que la nouvelle approche cherche à changer. Au lieu de se concentrer sur la manière de chauffer la tumeur, l’objectif devient d’utiliser le magnétisme pour produire une force à l’intérieur de la cellule cancéreuse. Selon le chercheur, l’importance de l’expérience sur le cancer du foie ne tient pas seulement à la baisse de la viabilité des cellules, mais aussi à la tentative d’expliquer le mécanisme physique à l’origine de cet effet.
L’équipe a donc établi un lien entre les propriétés magnétiques des particules et l’intensité des forces et des couples qu’elles peuvent produire dans le champ utilisé lors de l’expérience. El-Gendy a insisté sur la nécessité de ne pas surinterpréter le taux de 63 %, précisant qu’il ne correspond pas au taux de réussite d’un traitement administré à des patients atteints d’un cancer du foie, mais à une baisse de la viabilité de cellules cancéreuses dans des conditions précises de laboratoire.
L’étude ne permet pas encore de déterminer si le mécanisme fonctionnera de la même manière dans une véritable tumeur et ne fixe pas la dose appropriée. Le chercheur a décrit ce résultat comme une étape expérimentale dans une voie différente, et non comme un traitement prêt à l’emploi contre le cancer du foie. Cette voie consiste à transformer, grâce au champ magnétique, les nanoparticules en outils mécaniques précis à l’intérieur de la cellule cancéreuse.
Les prochaines étapes consistent à mieux comprendre le mécanisme, à déterminer la dose et le protocole d’exposition, puis à tester la sécurité et l’efficacité sur des modèles animaux plus grands, avant d’étudier la possibilité de reproduire le même effet dans l’organisme humain.
