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Une nouvelle photothérapie laser par excitation optique directe de l’oxygène singulet

20 mars 2012

PhLAM - UMR 8523

Une collaboration de physiciens et de biologistes vient de mettre au point une nouvelle méthode de photothérapie, qui ne nécessite pas l’ingestion de molécules photosensibles.

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La photothérapie dynamique, utilisée pour le traitement du cancer repose sur l’ingestion par le patient de molécules qui ne deviennent actives que lorsqu’elles sont soumises à une lumière intense de longueur d’onde bien définie. La présence des molécules photosensibles dans l’organisme n’est toutefois pas anodine, le patient risque de voir apparaître une photosensibilité ou d’avoir des problèmes pour l’évacuation de ces molécules. Dans le cadre d’un travail interdisciplinaire, une collaboration de physiciens du Laboratoire de Physique des Lasers, Atomes et Molécules (Phlam - CNRS / Univ. Lille 1) et d’un biologiste du laboratoire de Glycobiologie structurale et fonctionnelle (CNRS / Univ. Lille 1), vient de proposer un schéma alternatif reposant sur une excitation laser directe de l’oxygène singulet sans utilisation de substance photosensibilisante, permettant potentiellement de surmonter des problèmes associés à l’administration systémique de photosensibilisant en thérapie. Ce travail fait l’objet d’une publication dans la revue Photochemistry and Photobiology.

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Photos de cellules de cancer du sein (MCF-7) irradiées (100 W.cm-2 - 3 heures) à différentes longueurs d’onde laser.
Les cellules en haut et en bas ont été irradiées à 1270 nm et 1247 nm, respectivement. Colonnes de gauche et de droite montrent les cellules avant l’irradiation et 27 h après l’irradiation, respectivement. Le spot laser (300 µm FWHM) est représenté par un cercle noir sur toutes les photos. Environ 27 h après l’irradiation à 1270 nm, 100% des cellules sont mortes dans une région circulaire ayant un rayon de 200 µm, centré autour du spot laser. D’autre part, aucun phénomène de mort n’est observé à 1247 nm.

L’oxygène dans son premier état électronique excité, nommé oxygène singulet, est une espèce chimique très réactive qui joue un rôle majeur dans de nombreux processus de photo-oxydation tant en chimie qu’en biologie. Sa forte réactivité peut induire un stress oxydant conduisant à la mort cellulaire. Dans les photothérapies dynamiques mises actuellement en œuvre, c’est l’excitation par une lumière visible d’un photosensibilisant, c’est-à-dire d’une molécule sensible à la lumière, qui conduit à la formation d’oxygène singulet au sein même des cellules malignes. Ceci est aujourd’hui couramment mis à profit dans des traitements du cancer ou de dégénérescence maculaire liée à l’âge. Les chercheurs ont montré que l’utilisation d’un laser intense de longueur d’onde 1270 nm permet de produire de l’oxygène singulet au sein de cellules sans utiliser de photosensibilisant, mais uniquement à partir des molécules de dioxygène présentes dans toutes les cellules. Les chercheurs ont en outre montré que cette production d’oxygène singulet est suffisante pour assurer la mort de cellules cancéreuses du sein, les effets thermiques induits par le laser n’étant pas responsables de cette mort.

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L’oxygène singulet est produit dans des cellules vivantes sans aucune molécule photosensibilisante par irradiation seule d’un laser à 1270 nm. La quantité d’oxygène singulet produit de cette manière est suffisante pour induire la mort cellulaire. Ce schéma simplifié de la production d’oxygène singulet représente une approche alternative aux méthodes conventionnelles de traitement photothérapie dynamique.

En savoir plus

Cancerous Cell Death from Sensitizer Free Photoactivation of Singlet Oxygen, François Anquez1, Ikram El Yazidi-Belkoura2, Stéphane Randoux1, Pierre Suret1 et Emmanuel Courtade1 Photochemistry and Photobiology, 88, 167–174 (2012)

Contact chercheur

Emmanuel Courtade , Enseignant-chercheur

Informations complémentaires

1 Laboratoire de Physique des Lasers, Atomes et Molécules, UMR 8523

2 Unité de Glycobiologie Structurale et Fonctionnelle, UMR 8576

Contacts INP

Jean-Michel Courty,
Catherine Dematteis,
Karine Penalba,
inp-communication cnrs-dir.fr