I. Le ciblage des maladies : le diagnostic


    Le diagnostic est une partie essentielle dans le traitement des maladies chez les êtres humains car plus celui-ci est établi rapidement, plus la maladie pourra être traitée efficacement en n’endommageant le moins possible les cellules alentours et donc en engendrant moins de dégâts pour l’organisme. Les trois principales applications des nanotechnologies dans le domaine du diagnostic médical sont l'utilisation des quantum-dots en bio-imagerie, les biopuces, et la transformation des signaux reçus.


Les Quantum dots



    Qu'il s'agisse de scanner, d'imagerie par résonance magnétique ou de tomographie, les techniques d'imagerie du corps humain nécessitent l'injection de traceurs ou d'agents contrastants..

    « Les agents contrastants classiques permettent de bien visualiser l'anatomie, mais sont peu performants pour l'évaluation des processus physiologiques ou moléculaires", explique Andreas Briel du centre de recherche de la société Schering en Allemagne. D'où l'intérêt des nanotechnologies qui permettent d'assembler un marqueur inerte identifiable par le dispositif d'imagerie et un ligand biologique capable de reconnaître un organe ou un type de cellule. Grâce à leur petite taille, de tels « pisteurs » pénètrent mieux les tissus et augmentent la résolution des images.

    Le dépistage précoce du cancer est souhaitable. C’est même une étape cruciale dans l’éradication totale de cette maladie.

    Actuellement, la plupart des tumeurs cancéreuses sont détectables seulement lorsqu’elles atteignent une certaine taille et qu’elles contiennent des millions de cellules métastasées.

    Les quantum dots présentent des propriétés uniques qui les rendent idéaux pour la détection très précoce des tumeurs.




Les biopuces



    Venons-en au cas des biopuces, connues en anglais sous le terme de « biochip ». Une biopuce est un ensemble de sites d’essais miniaturisés (ce sont des microarrays) disposé sur un substrat solide qui permet d’effectuer rapidement un grand nombre d’analyses médicales.

    Les biopuces sont utilisées de deux manières différentes : tout d’abord, les chercheurs sont capables de construire des batteries de biopuces, appelées « Array » en anglais, qui sont des points nanométriques les uns à côté des autres, donc des systèmes à deux dimensions. Ensuite, ils utilisent ces biopuces en créant des laboratoires miniaturisés : les « lab on chip » qui sont constitués d’objets nanométriques et d’une partie microphysique pour que les échantillons entrent en contact avec les nano-objets.




La transformation des signaux reçus



    Grâce à ces deux utilisations des biopuces, il est désormais possible de relier les nanostructures avec des échanges d’électrons ou des échanges lumineux ; on est en effet capable de faire des montages dans lesquels la fonction biologique (enzyme, anticorps) présente sur la partie nanométrique, émet une information que l’on peut transformer en signal électrique ou lumineux : ceci est la reconnaissance de l’information. Concrètement, c’est ainsi que fonctionne les dispositifs pour les diabétiques, puisque l’on surveille en continu leur taux de glucose dans le sang afin de le réguler au cas où il deviendrait trop important.

    Le signal lumineux est émis à l’aide de protéines capables de convertir la présence d’un certain type de molécule en signal lumineux ; c’est le même principe qui permet aux lucioles ou aux vers luisants d’émettre de la lumière. Une enzyme, nommée luciférase, et une molécule qui sert de substrat, appelée luciférine transforment une molécule biochimique en signal lumineux en présence d’ATP.