| Une équipe de l'ICIP
travaille à la mise au point d'un instrument permettant
de prévenir les effets indirects qui causent la destruction
du tissu sain de la rétine dans le traitement de la principale
cause de cécité.
| Biophotonique : Lumières
sur les applications médicales
Les photons sont des particules subatomiques de lumière.
Comme les atomes, les photons possèdent une énergie
et une quantité de mouvement; contrairement aux
atomes, toutefois, ils n'ont ni masse ni charge électrique.
La photonique est la technologie de la lumière
: comment la produire, la détecter, la manipuler,
l'amplifier et l'analyser. Les photons ont des propriétés
liées à la couleur, à la polarisation
et à la directivité qui permettent de
sonder et d'exciter des matériaux avec une précision
extraordinaire. Le monde technologique commence à
peine à exploiter la complexité de cette
discipline.
La biophotonique, c'est-à-dire l'application
de la science et de la technologie de la photonique
aux sciences de la vie, est un nouveau domaine en plein
essor. Déjà, il comprend des applications
médicales comme le diagnostic optique, les traitements
à base de lumière et une surveillance
des patients avec des moyens les moins effractifs possible,
et des outils sophistiqués pour la biologie,
la biotechnologie, la surveillance environnementale,
voire la détection de pathogènes dans
la lutte contre le terrorisme.
Les chercheurs de l'Institut canadien pour les innovations
en photonique (ICIP) axent une grande partie de leurs
efforts sur la biotechnologie, l'ingénierie et
des applications biologiques qui complémentent
la recherche faite par d'autres organismes canadiens
voués à la photonique, comme Photonics
Research Ontario, le Canadian Light Source, en Saskatchewan,
et le Advanced Laser Light Source, au Québec.
Outre le projet de thérapie d'excitation photodynamique
à deux photons décrit ici, les chercheurs
de l'ICIP travaillant dans des universités et
des institutions canadiennes collaborent avec des chercheurs
d'autres disciplines de la biologie ou des sciences
biomédicales, de même qu'avec des entreprises
pharmaceutiques ou technologiques sur plusieurs autres
projets majeurs de biophotonique, dont :
- Des projets pouvant donner lieu à des percées
technologiques pour l'analyse de molécules
individuelles à l'intérieur d'une cellule,
un domaine lié à de nombreuses applications
biotechnologiques, notamment la recherche de médicaments.
- Des projets de micro-imagerie ayant des applications
spécifiques en neuroscience et des projets
voués à l'exploitation des propriétés
de la lumière pour illustrer des puces génétiques
et des pathologies moléculaires des tissus.
Les travaux de l'ICIP en matière de biophotonique
nécessitent la collaboration non seulement de
la communauté scientifique du Canada, mais aussi
celle de chercheurs en photonique du monde entier. Par
exemple, les chercheurs de l'ICIP ont établi
des liens avec leurs collègues des organisations
suivantes : Center for Biophotonics Science and Technology
du National Science Foundation de l'University of California
(Davis), Laser Laboratorium à Goettingen, en
Allemagne, Institut de technologie d'Israël et
Cornell University.
Les relations industrielles internationales incluent
une collaboration avec l'entreprise Evotech, à
Hambourg, en Allemagne, qui appuie le développement
de systèmes de manipulation de cellules individuelles;
la firme américaine Hysitron, dans des projets
de sondes pour les forces atomiques; l'entreprise américaine
Rasiris, qui fournira de nouveaux produits photosensibles
à tester dans le cadre du projet de thérapie
photodynamique à deux photons de l'ICIP, et un
appui prévu de la part des NIH (National Institutes
of Health) des États-Unis, pour la phase d'essais
cliniques du projet de thérapie photodynamique
à deux photons. |
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La dégénérescence maculaire liée à
l'âge (DMLA), la principale cause de cécité
dans la plupart des pays développés, survient lorsque
les tissus et les vaisseaux sanguins du centre de la rétine
se développent trop rapidement.
À l'heure actuelle, la thérapie photodynamique (TPD)
constitue la méthode de choix pour le traitement de la DMLA.
On administre aux patients un médicament sensible à
la lumière, qui n'est absorbé que par le tissu endommagé.
Les thérapeutes exposent ensuite, de manière sélective,
la région du tissu endommagé à une lumière
qui active le médicament à détruire ce tissu.
Bien que ce traitement bloque la progression de la maladie, explique
le Dr David Cramb, directeur de projet à
l'ICIP, il est rare qu'il permette au patient de retrouver
la vision qu'il avait perdue. « L'incapacité
de recouvrer la vision perdue pourrait être due aux dommages
indirects causés aux tissus sains avoisinants »
signale le Dr Cramb. Or, ces dommages pourraient
être réduits au minimum, voire éliminés,
si le thérapeute pouvait cibler le tissu malade avec plus
de précision.
Par « plus de précision », le professeur
de l'University of Calgary veut dire une précision
de l'ordre d'une seule cellule. « Pour traiter
uniquement le tissu malade, explique-t-il, il faut que la lumière
que nous utilisions puisse passer à travers le tissu sain
de façon inoffensive et pénétrer les cellules
qui auront été identifiées au moyen du médicament
photosensible. Une telle stratégie nous permettrait d'éliminer
les dommages indirects et le patient aurait plus de chances de recouvrer
la vue perdue. »
Une méthode de photonique avancée, l'absorption
duophotonique, constitue la base d'une nouvelle version de
thérapie photodynamique. Si deux photons doivent être
absorbés simultanément pour activer le médicament,
la sensibilité à l'intensité lumineuse
est de beaucoup augmentée. Ce n'est qu'au foyer
d'un rayon laser hautement focalisé que le médicament
sera suffisamment activé pour détruire la cellule
endommagée, laissant le tissu sain avoisinant intact.
En adaptant la technologie des lasers ultrarapides aux ophtalmoscopes,
l'équipe multidisciplinaire du Dr Cramb,
répartie dans six universités (McGill, Waterloo, Sherbrooke,
McMaster, Toronto et Calgary [le laboratoire du Dr Cramb]),
avec son expertise collective impressionnante cherche des moyens
d'émettre de la lumière avec une précision
et une maîtrise suffisantes pour permettre de passer à
la TPD à deux photons. Le but du projet est de fabriquer
un prototype d'instrument automatique que les ophtalmologistes
pourront utiliser dans leur cabinet de consultation.
Combien de temps encore avant que le projet ne passe du banc d'essai
au cabinet du médecin? Au cours des quatre prochaines années,
l'équipe prévoit relever les défis suivants
: mettre au point des lasers moins coûteux que ceux utilisés
pour le prototype, adapter les médicaments photosensibles
à la nouvelle technologie duophotonique, trouver une solution
au problème posé par le mouvement des yeux des patients
pendant la prise d'empreintes rétiniennes et adapter
le système optique afin qu'il puisse corriger les aberrations
optiques du cristallin ou de la cornée de l'œil
du patient.
L'équipe s'attend à terminer le travail
sur le prototype automatique d'ici deux ans. Avec des collaborateurs
en sciences biologiques et médicales, de même qu'avec
l'aide d'intervenants de l'industrie pharmaceutique,
elle prévoit, d'ici quatre ans, avoir recueilli suffisamment
de donnéesdes études faites sur les animaux pour pouvoir
entreprendre des essais cliniques chez l'humain et appuyer
la commercialisation de la technologie.
En ce qui concerne la commercialisation, le Dr Cramb
signale que plusieurs entreprises bien connues pour leurs instruments
d'ophtalmologie ont déjà manifesté leur
intérêt pour cette technologie. À l'heure
actuelle, les coûts de fonctionnement du laser au saphir titane
de l'équipe de l'ICIP s'élèvent
à environ 150 000 $. Le Dr Cramb
prévoit réduire ces coûts à environ 20 000 $,
un prix qui permettrait aux médecins d'équiper
leur cabinet de cet instrument afin de pouvoir traiter leurs patients
sur place.
www.cipi.ulaval.ca
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