Cancerous Cell Death from Sensitizer Free Photoactivation of Singlet Oxygen
F. Anquez, I. El Yazidi-Belkoura, S. Randoux, P. Suret, and Emmanuel Courtade
Photochem. Photobiol. 88, 167–174 (2012) [Accès à la revue]
Une nouvelle photothérapie laser par excitation optique directe de l’oxygène singulier. 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. 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. 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 oeuvre, 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. Communiqué de presse du CNRS (2012) : http://www.cnrs.fr/inp/spip.php?article645
Abstract: Singlet oxygen (1O2) is an electronic state of molecular oxygen which plays a major role in many chemical and biological photooxidation processes. It has a high chemical reactivity which is commonly harnessed for therapeutic issues. Indeed, 1O2 is believed to be the major cytotoxic agent in photodynamic therapy. In this treatment of cancer, 1O2 is created, among other reactive species, by an indirect transfer of energy from light to molecular oxygen via excitation of a photosensitizer (PS). This PS is believed to be necessary to obtain an efficient 1O2 production. In this paper, we demonstrate that production of 1O2 is achieved in living cells from PS-free 1270 nm laser excitation of molecular oxygen. The quantity of 1O2 produced in this way is sufficient to induce an oxidative stress leading to cell death. Other effects such as thermal stress are discriminated and we conclude that cell death is only due to 1O2 creation. This new simplified scheme of 1O2 activation can be seen as a breakthrough for phototherapies of malignant diseases and ⁄ or as a noninvasive possibility to generate reactive oxygen species in a tightly controlled manner.
Thème : Biophotonique