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Le cerveau humain est comme une forteresse fortifiée : les nutriments, les hormones et le carburant peuvent passer par ses portes gardées, mais les agents pathogènes et les toxines sont bloqués. Cependant, cette barrière empêche également de nombreux médicaments d’atteindre le cerveau, y compris des chimiothérapies puissantes qui pourraient aider à éliminer les cancers mortels de l’organe.
Maintenant, les scientifiques ont montré qu’un nouvel appareil à ultrasons peut temporairement ouvrir cette « barrière hémato-encéphalique » chez les patients cancéreux humains, permettant à une chimiothérapie puissante d’atteindre les tumeurs cérébrales.
Les résultats de l’essai à un stade précoce, publiés mardi 2 mai dans la revue The Lancet Oncology, fournissent la première preuve directe que les ultrasons peuvent augmenter de manière significative la quantité de chimio qui traverse la barrière hémato-encéphalique, la paroi de cellules étroitement emballées. qui tapisse les vaisseaux sanguins de l’organe.
Les chercheurs ont démontré cet effet avec le paclitaxel et le carboplatine, deux médicaments chimio qui traversent normalement la barrière hémato-encéphalique en quantités négligeables. Par rapport au tissu cérébral non traité, les régions du cerveau exposées aux ultrasons ont permis environ 3,7 fois plus de paclitaxel et 5,9 fois plus de carboplatine, ce qui signifie que les médicaments ont atteint des niveaux cliniquement pertinents.
Et puis, environ une heure après avoir été « ouverte », la barrière hémato-encéphalique s’est pratiquement refermée, a découvert l’équipe, ce qui signifie que ses propriétés protectrices avaient été restaurées.
« À bien des égards, il s’agit d’une étape cruciale », a déclaré Dr Nir Lipsman (s’ouvre dans un nouvel onglet), neurochirurgien et directeur du Harquail Centre for Neuromodulation au Sunnybrook Research Institute de Toronto, qui n’a pas participé à l’essai. Les chercheurs ont montré de manière « systématique et élégante » que les ultrasons peuvent être utilisés de manière répétée et sûre pour administrer une chimio dans le cerveau, et que la barrière hémato-encéphalique se referme de manière fiable après le traitement, a déclaré Lipsman à Live Science.
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Lipsman et d’autres à Sunnybrook étudient également comment les ultrasons peuvent être utilisés pour faire passer des médicaments à travers la barrière hémato-encéphalique pour traiter des maladies telles que le cancer, la maladie d’Alzheimer et la maladie de Parkinson. Ils ont montré indirectement, grâce à des scintigraphies cérébrales, que l’approche peut augmenter les concentrations de médicaments dans le cerveau humain. Mais dans le nouvel essai, l’équipe a directement mesuré les concentrations de chimio dans des échantillons de tissu cérébral, ce qui est considéré comme une preuve « de référence », a expliqué Lipsman.
Le nouvel essai comprenait 17 adultes atteints de glioblastome récurrent, un cancer agressif qui provient de cellules cérébrales en forme d’étoile (s’ouvre dans un nouvel onglet) appelés astrocytes. Les tumeurs à croissance rapide se propagent facilement, se frayant un chemin à travers les tissus cérébraux sains d’une manière qui les rend presque impossibles à éliminer complètement par chirurgie.
Après la chirurgie, les médecins ciblent toutes les cellules cancéreuses persistantes avec des radiations et du témozolomide, un médicament de chimiothérapie assez faible qui peut traverser la barrière hémato-encéphalique. Ces traitements peuvent prolonger la vie des patients, mais invariablement, le glioblastome est un cancer qui « réapparaît et entraîne la mort chez pratiquement tous les patients qui ont ce diagnostic », a déclaré Lipsman. Les patients atteints de glioblastome survivent en moyenne 15 à 18 mois après le diagnostic (s’ouvre dans un nouvel onglet).
L’objectif du nouvel essai était de voir si un appareil à ultrasons, implanté dans le crâne, pouvait aider à administrer les médicaments chimio plus puissants que sont le paclitaxel et le carboplatine dans le cerveau. L’équipe a installé l’implant, conçu par la société de biotechnologie Carthera, lors de la chirurgie initiale de chaque patient pour retirer autant de glioblastome du cerveau que possible.
Pour utiliser l’appareil, les médecins injectent des microbulles – de minuscules sphères de graisse remplies de gaz – dans la circulation sanguine d’un patient. Ces microbulles pénètrent dans les vaisseaux sanguins du cerveau. Lors de l’activation, l’implant à ultrasons émet des ondes sonores qui secouent les microbulles à proximité de l’appareil, ce qui, à son tour, perturbe l’intégrité de la barrière hémato-encéphalique dans le tissu cérébral voisin.
Après moins de cinq minutes d’impulsions ultrasonores, l’équipe a administré soit du paclitaxel, soit du carboplatine. Les participants à l’essai ont reçu cette chimiothérapie assistée par ultrasons jusqu’à six fois, avec un intervalle de trois semaines entre chaque session.
Si des intervalles plus courts ont été pris entre les séances, il est possible que des effets secondaires nocifs, comme l’inflammation, la mort cellulaire ou des effets neurologiques, aient pu apparaître, a déclaré Kullervo Hynynen (s’ouvre dans un nouvel onglet), vice-président de la recherche et de l’innovation chez Sunnybrook, qui n’a pas participé à l’essai. Mais on ne sait pas à quelle fréquence les traitements devraient être pour provoquer de tels effets, a-t-il ajouté.
Le schéma de traitement utilisé dans l’essai actuel semble sûr et, fait encourageant, les concentrations de chimiothérapie délivrées au cerveau n’ont pas provoqué d’effets secondaires graves, a déclaré Hynynen.
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Certains des participants à l’essai avaient retiré du tissu cérébral près de leurs tumeurs primaires, ce qui a donné aux chercheurs l’occasion d’échantillonner à la fois des tissus cérébraux exposés aux ultrasons et non exposés et de mesurer directement la quantité de chimiothérapie entrée dans chacun.
Ils ont mesuré combien de temps la barrière hémato-encéphalique est restée ouverte en prenant des scintigraphies cérébrales des participants avant et après le traitement. Les scans ont montré que la barrière commence à guérir très rapidement après l’exposition aux ultrasons.
« Cela correspond aux données animales », a déclaré Hynynen. « Pour les grosses molécules, la barrière hémato-encéphalique commence à guérir tout de suite. » Des preuves antérieures suggèrent que la barrière est « pratiquement complètement guérie » environ six heures après l’échographie, a-t-il ajouté, bien que certaines études aient suggéré qu’elle reste parfois ouverte plus de 12 heures, a déclaré Lipsman. (Ce moment peut également varier en fonction de la région du cerveau ciblée et de la dose de microbulles et d’ultrasons utilisée, a noté Lipsman.)
L’essai en cours a démontré que le nouvel appareil à ultrasons est sûr et peut introduire la chimio dans le cerveau, « mais il y a des questions vraiment importantes auxquelles nous n’avons pas répondu », a déclaré Dr Adam Sonabend (s’ouvre dans un nouvel onglet), professeur agrégé de chirurgie neurologique à la Northwestern University Feinberg School of Medicine de Chicago et chef de file de l’essai. Par exemple, des recherches supplémentaires sont nécessaires pour déterminer les combinaisons de médicaments, le dosage et le calendrier qui sont les plus efficaces pour cette méthode de traitement.
L’une des plus grandes questions auxquelles il reste encore à répondre est : « Est-ce que cela se traduit réellement par une augmentation de la durée de vie des gens ? » dit Sonabend. « C’est une question qui est évidemment très importante. » Sur ce front, Sonabend et ses collègues sont recrute actuellement pour un plus grand essai clinique (s’ouvre dans un nouvel onglet) conçu pour mesurer l’efficacité de cette nouvelle approche thérapeutique pour tuer le cancer et prolonger la survie.
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