En combinant les propriétés particulières, notamment optiques et magnétiques, des nanoparticules et les caractéristiques de certains lasers, l’équipe de la Chaire de recherche du Canada en micro-nanoingénierie des matériaux par laser, dirigée par le Pr Michel Meunier, entreprend le développement de technologies et d’outils qui promettent de bouleverser les approches médicales de détection et de traitement de pathologies. « Nous sommes ici dans le domaine de la théranostique, néologisme issu de la contraction de thérapeutique et de diagnostic », indique le chercheur.

Outils de détection plus fiables, plus légers et extrêmement sensibles

Son équipe mène de front plusieurs projets. Parmi ceux-ci, l’élaboration de systèmes de détection de bactéries ou de cellules anormales basés sur le couplage du rayonnement issu de lasers conventionnels avec les plasmons de surface.  Cette méthode de mesure extrêmement sensible permet de détecter la liaison de certaines molécules sur un recepteur adsorbé à la surface d’une mince couche d’or. « Si des molécules révélatrices d’une pathologie ou d’une bactérie se fixent sur cette nanostructure, le signal lumineux subit une modification détectable », explique M. Meunier.
De tels systèmes sont flexibles (détection possible d’une grande diversité de molécules), rapides (de l’ordre du temps réel), et très sensibles. Alors que dans plusieurs domaines médicaux, comme l’hématologie, les diagnostics sont établis par une interprétation visuelle des cellules, les systèmes en voie d’être développés sous la direction du Pr Meunier permettront un dépistage plus fiable. « Comme ces systèmes sont aptes à la miniaturisation, ils laissent envisager le développement d’outils de diagnostic portatifs et relativement peu coûteux qui pourront faire partie de l’équipement de base des cabinets médicaux dans un futur assez proche », rapporte M. Meunier.

Première mondiale de transfection cellulaire par un scalpel de lumière

Son équipe s’est distinguée récemment en tant que première au monde à réussir une expérience de modification du contenu génétique (transfection) d’une cellule cancéreuse grâce à un laser femtoseconde. ». Les résultats de cette expérience, qui a démontré une efficacité d'optoporation de 70 %, ont été publiés dans la prestigieuse revue Biomaterials.

« Cette méthode de transfection est beaucoup plus sécuritaire que celle utilisant des virus, dont on ignore les effets sur l’organisme. Son rendement de transfection est trois fois supérieur à celui obtenu avec la technique de transfert de gènes au moyen de liposomes (lipofection), plus communément utilisée. Et sa toxicité, inférieure à 1 %, ne compromet pas la viabilité de la cellule, contrairement aux traitements conventionnels actuels du cancer. »

En modifiant l'expression de gènes dans les cellules cancéreuses, la technise pourrait permettre de freiner la migration de celles-ci et ainsi éviter la formation de métastases tout en laissant intactes les cellules saines de l’organisme. Ces travaux, qui bénéficient de l’appui de la Fondation canadienne pour l’innovation, du Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada et du Fonds de recherche du Québec - Nature et technologies, ouvrent donc de nouvelles voies à l’oncologie.