Petites merveilles : Les micro-machines en médecine

Écrit par Neil Osterweil Archives du médecin

10 nov. 2000 -- Dans le film Voyage Fantastique de 1966, une équipe chirurgicale est miniaturisée et injectée dans le sang d'un homme mourant dans une tentative audacieuse de lui sauver la vie. Mais c'est la manière forte : pourquoi se faire tout petit quand on peut fabriquer une armée de robots paramédicaux microscopiques qui le feront pour vous ?

Il y a quelques années, cela aurait ressemblé à une fantaisie absurde, sortie de Jules Verne ou de H.G. Wells. Mais les nanotechnologies - la science de la manipulation des atomes pour qu'ils s'assemblent en machines microscopiques ou en structures stables - sont la promesse d'une nouvelle révolution industrielle.

Au XIXe siècle, les outils du progrès étaient le charbon, le pétrole et l'acier. Au XXIe siècle, ce seront les atomes, les tubes microscopiques transportant des médicaments et les robots miniatures luttant contre les maladies, affirment des scientifiques à l'esprit étroit mais aux grandes idées, qui se sont réunis la semaine dernière à Bethesda, dans le Maryland, lors d'une conférence sur les nanotechnologies.

Le préfixe nano-, qui vient du mot grec signifiant "nain", est utilisé en médecine et en science pour désigner des objets extrêmement petits - techniquement, un milliardième d'un "tout". Ainsi, une nanoseconde est un milliardième de seconde, et un nanomètre est un milliardième de mètre.

L'idée de fabriquer des machines de la taille d'une molécule peut sembler bizarre ou saugrenue à certains, mais les scientifiques spécialisés dans les nanotechnologies tiennent en fait un miroir à la nature.

D'une certaine manière, Mère Nature est la preuve de la nanotechnologie, déclare le coprésident de la conférence, Jan H. Hoh, PhD, professeur associé de physiologie à l'école de médecine de l'université Johns-Hopkins à Baltimore. "Les gens se demandent s'il est vraiment possible de construire des dispositifs à une échelle de quelques nanomètres. La réponse est la suivante : "Nous savons que c'est possible, car la nature l'a déjà fait", explique le docteur Hoh. "Une partie des efforts actuels en matière de nanotechnologie sont des projets de type "leçons de la nature", où l'on essaie de comprendre les stratégies et les principes de conception que la nature utilise, puis on se demande "comment exploiter ces stratégies pour construire des dispositifs dotés de fonctions et de propriétés entièrement nouvelles"."

Les nanotechnologies englobent de nombreuses branches de la science et de la technologie, de l'exploration spatiale aux économies d'énergie. Un domaine particulièrement prometteur est celui de la médecine. Imaginez, si vous le pouvez, ce que lesnanorobots ou "nanorobots" - des automates minuscules, à l'esprit unique, conçus dans un but précis - pourraient être capables de faire :

"Toute la machinerie de la vie est une machinerie de précision moléculaire qui fonctionne à l'échelle du nanomètre. Il s'agit donc de nanotechnologie, la version de la nature", explique Rick Smalley, professeur de chimie et de physique et directeur du Center for Nanoscale Science & Technology de l'université Rice à Houston. "Donc, dans la mesure où nous apprendrons un jour à la diagnostiquer, à la sonder, à la comprendre, à la modifier et à résoudre ses problèmes, cela aussi devra être une nanotechnologie."

Smalley explique au médecin que les nanotechnologies sont déjà utilisées en médecine sous la forme de molécules fabriquées par l'homme qui sont couplées à des produits chimiques toxiques ou à des particules radioactives. Ces molécules, qui n'existent pas à l'état naturel, peuvent délivrer des médicaments ou des doses létales de radiations aux tumeurs cancéreuses, par exemple. À partir de là, il n'y a pas grand-chose à faire, dit-il, pour imaginer l'administration de médicaments à l'aide de tubes micromanufacturés, appelés nanotubes.

Dans un témoignage devant le Congrès en 1999, Smalley a prévu d'autres utilisations des nanotechnologies en médecine. Il s'agit notamment d'analyses génétiques rapides qui permettraient un diagnostic et un traitement personnalisés en fonction du profil génétique du patient, d'organes artificiels plus durables qui risqueraient moins d'être rejetés par le système immunitaire du receveur et de "systèmes de détection qui permettront de détecter les maladies émergentes dans le corps vivant et qui, en fin de compte, feront passer les soins aux patients du traitement des maladies à la détection précoce et/ou à la prévention", dit-il.

D'autres applications médicales des nanotechnologies qui, à première vue, semblent se situer loin dans le champ gauche, sont en fait assez proches de chez nous, selon Leslie Rubinstein, président de Renaissance Technologies à Lexington, dans le Kentucky. Dans une interview accordée au docteur, il décrit l'utilisation de nanorobots pratiques pour le traitement de divers problèmes médicaux. Ces machines minimes pourraient être construites à l'aide de technologies existantes, comme celles utilisées pour fabriquer de minuscules puces informatiques. Les robots eux-mêmes seraient conçus pour aller audacieusement là où aucun robot n'est allé auparavant - c'est-à-dire dans des zones du corps difficiles à atteindre - et où l'objectif est de se débarrasser de quelque chose qui ne devrait pas être là.

Des travaux similaires sont menés à l'Institut de technologie du Massachusetts, à Cambridge, où Ian Hunter, professeur de génie mécanique et de génie biologique, et ses collègues développent des "nanomarcheurs" qui feraient pour la médecine ce que les sondes robotisées ont fait pour l'exploration spatiale. Ces nanomarcheurs pourraient ramper sur, autour ou à travers le corps afin de visualiser et de diagnostiquer des maladies qui échappent aux techniques de balayage conventionnelles, d'administrer des médicaments aux tumeurs ou de réparer des organes sans avoir recours à la chirurgie.

Certains craignent qu'une fois que nous nous serons engagés sur la voie de la fabrication de robots auto-assemblés, nous ne pourrons plus revenir en arrière et qu'un jour, nous nous réveillerons et constaterons que les robots se sont multipliés et ont pris une vie propre.

"Ils commencent à parler les uns aux autres et assez rapidement, ce que vous avez vraiment, c'est une forme de vie artificielle totalement étrangère, un véritable Franken-thing.Et je reconnais que ce serait terrifiant si c'était vrai, mais je nie même l'existence possible de cette chose", dit Smalley.

"Nous sommes si loin de tout ce qui ressemble de près ou de loin à un robot auto-assemblable qu'il est idiot de s'en inquiéter pour le moment."