Les ultrasons focalisés : une promesse pour l'administration de médicaments et le traitement des gliomes

De nouvelles recherches menées par UVA Health montrent que les tumeurs cérébrales appelées gliomes pourraient être encore plus réceptives à l'administration ciblée de médicaments par ultrasons focalisés que le tissu cérébral sain, ce qui contribue à apaiser les craintes selon lesquelles la vascularisation tumorale rendrait cette approche inefficace. La technique utilise de minuscules microbulles activées par des ondes sonores pour ouvrir la barrière protectrice naturelle du cerveau — la barrière hémato-encéphalique — afin que les médicaments puissent pénétrer exactement là où ils sont nécessaires.

Dans l'étude, les chercheurs ont développé un protocole d'IRM à haute résolution pour suivre l'ouverture de la barrière hémato-encéphalique et le transport moléculaire au sein du microenvironnement tumoral. Plutôt que de montrer une résistance due à une vascularisation tumorale chaotique, le tissu gliomateux a démontré une réceptivité égale ou supérieure à l'ouverture de la barrière hémato-encéphalique médiée par les ultrasons focalisés par rapport au tissu cérébral sain. L'efficacité de l'administration variait directement en fonction de la taille de la charge moléculaire : les molécules médicamenteuses de taille moyenne s'accumulaient nettement plus efficacement que les composés très petits ou surdimensionnés, identifiant ainsi une plage de taille thérapeutique « Goldilocks ». Les ultrasons focalisés sont non invasifs ; ils utilisent des ondes acoustiques à basse fréquence pour ouvrir de manière transitoire et réversible la barrière hémato-encéphalique, sans nécessiter d'incision chirurgicale ni de craniotomie.

Les gliomes sont les tumeurs cérébrales primitives les plus fréquentes chez l'adulte, notamment les glioblastomes, la forme la plus mortelle de cancer du cerveau. Plus de 10 000 personnes meurent chaque année de glioblastomes aux États-Unis seulement, et ces tumeurs sont presque toujours fatales dans un délai de 5 à 10 ans. Dans le cadre de travaux préliminaires connexes menés par le Comprehensive Cancer Center de l'Université de Virginie, des scientifiques ont développé une approche expérimentale utilisant des microARN capables de supprimer simultanément plusieurs gènes défectueux responsables de la formation et de la croissance du glioblastome. Cette stratégie combine des nanoparticules capables de pénétrer dans le cerveau, des ultrasons focalisés et des microbulles pour acheminer les microARN à travers la barrière hémato-encéphalique. Dans des modèles animaux, les microARN ont ralenti la croissance tumorale et prolongé la survie. Les résultats ont été publiés dans le JCI, le Journal of Clinical Investigation.

Les chercheurs de l'Imperial College London étudient une gamme de médicaments en association avec des ultrasons focalisés de faible intensité dans différents sous-types de gliomes de bas grade sur un modèle préclinique. Les gliomes de bas grade, classés comme grade 2, sont des tumeurs cérébrales cancéreuses qui croissent lentement au début mais qui évoluent invariablement vers des tumeurs de haut grade à croissance rapide avec le temps. Les ultrasons focalisés sont utilisés pour ouvrir temporairement la barrière hémato-encéphalique, donnant ainsi aux médicaments un meilleur accès à la tumeur.

Par ailleurs, un système expérimental tridimensionnel mis au point par l'Université de Trente, l'hôpital pédiatrique Bambino Gesù et l'Université Sapienza de Rome permet d'étudier les réponses aux médicaments dans le gliome de bas grade, une tumeur du système nerveux central qui survient souvent chez l'enfant. Les chercheurs ont généré des organoïdes à partir de cellules souches pluripotentes et les ont utilisés pour développer la tumeur. Les organoïdes reproduisent les caractéristiques moléculaires des gliomes de bas grade de manière légèrement plus fidèle que les cellules en culture monocouche et sont plus similaires aux tumeurs des patients. Les résultats ont été publiés dans la revue Molecular Cancer.

Les tumeurs cérébrales englobent plus de 100 types de tumeurs distincts, chacun présentant des caractéristiques moléculaires et cliniques uniques. Le traitement standard du glioblastome est resté en grande partie inchangé pendant des décennies : la résection chirurgicale suivie d'une radiothérapie et d'une chimiothérapie par témozolomide demeure l'option thérapeutique dominante. La barrière hémato-encéphalique reste un obstacle majeur, limitant la pénétration de nombreuses petites molécules et produits biologiques dans le système nerveux central.