Université nationale de Singapour Des chercheurs de l’Université nationale de Singapour (NUS) ont développé une méthode à haut débit pour identifier des nanoparticules d’or capables d’administrer des thérapies directement aux mitochondries (les centres énergétiques à l’intérieur des cellules cancéreuses).

En marquant les nanoparticules avec des « codes-barres » d’ADN uniques, l’équipe a pu suivre et comparer simultanément des dizaines de modèles dans des modèles de tumeurs vivantes, identifiant rapidement ceux les plus efficaces pour atteindre cette cible subcellulaire critique.

L’approche permet aux chercheurs d’évaluer systématiquement comment la conception des nanoparticules, y compris la forme, la taille et la chimie de surface, influence leur capacité à s’accumuler dans les tumeurs et à atteindre les mitochondries. Parmi les candidats testés, deux formulations se sont révélées particulièrement performantes. L’une d’entre elles, une nanoparticule d’or cubique modifiée par l’acide folique, a obtenu une régression tumorale de 99 % lors d’études précliniques lorsqu’elle est utilisée dans un traitement combiné impliquant une thérapie par ARN ciblant les mitochondries et une thérapie photothermique légère.

Dirigée par le professeur adjoint Andy Tay du Département de génie biomédical du Collège de conception et d’ingénierie et de l’Institut pour l’innovation et la technologie de la santé de NUS, l’étude démontre comment de grandes bibliothèques de nanomatériaux peuvent être examinées efficacement à l’intérieur des systèmes vivants, fournissant ainsi un cadre rationnel pour concevoir des nanoparticules qui délivrent des médicaments avec une bien plus grande précision. L’étude a été publiée dans Matériaux avancés le 17 février 2026.

Un système de codes-barres pour naviguer dans le corps

Les mitochondries sont des cibles intéressantes dans le traitement du cancer car elles régulent des processus clés tels que la production d’énergie et la mort cellulaire programmée. L’administration de médicaments directement à ces organites peut perturber le métabolisme tumoral et déclencher la mort des cellules cancéreuses. Cependant, les nanoparticules doivent surmonter une série de barrières biologiques avant d’atteindre les mitochondries : elles voyagent dans la circulation sanguine, pénètrent dans les tumeurs, pénètrent dans les cellules et s’échappent des compartiments cellulaires qui autrement dégraderaient le contenu thérapeutique.

Amener les nanoparticules au bon endroit dans le corps implique de les soumettre à un parcours d’obstacles compliqué. L’exploitation des codes-barres ADN nous permet de suivre simultanément de nombreuses conceptions de nanoparticules dans les systèmes vivants et d’identifier rapidement celles qui peuvent franchir avec succès divers obstacles biologiques.

Andy Tay, professeur adjoint, Département de génie biomédical, Collège de conception et d’ingénierie, Université nationale de Singapour

Dans l’étude, chaque formulation de nanoparticules d’or a été étiquetée avec une séquence d’ADN unique, permettant aux chercheurs de retracer sa distribution à l’aide du séquençage de nouvelle génération. L’équipe a testé une bibliothèque de 30 modèles de nanoparticules dont la forme, la taille et les ligands de ciblage variaient. Après avoir administré les nanoparticules regroupées à des modèles précliniques porteurs de tumeurs, les chercheurs ont analysé où chaque modèle s’accumulait – des organes entiers aux types de cellules tumorales spécifiques et finalement aux mitochondries.

Cette approche multiplexée a généré plus de 1 000 points de données in vivo tout en nécessitant environ 30 fois moins de modèles in vivo que les expériences de criblage un par un classiques.

Les travaux s’appuient sur l’étude antérieure de l’équipe publiée en novembre 2024, qui a démontré pour la première fois l’utilisation du code-barres ADN pour suivre la biodistribution des nanoparticules dans les tumeurs. Alors que l’étude précédente comparait six modèles de nanoparticules au niveau tissulaire, cette nouvelle élargit considérablement la bibliothèque et étend la plateforme pour analyser le comportement aux échelles cellulaires et subcellulaires.

« Les résultats ont révélé une information importante : les nanoparticules qui s’accumulaient efficacement dans les tumeurs étaient également beaucoup plus susceptibles d’atteindre les mitochondries », a ajouté le professeur adjoint Tay. « En d’autres termes, un ciblage réussi des tumeurs semble être une condition préalable à une délivrance subcellulaire efficace. »

Parmi les formulations de nanoparticules testées, deux ont retenu l’attention de l’équipe. De grosses particules sphériques modifiées avec de l’acide folique se sont fortement accumulées dans les tumeurs, en partie à cause d’une couche protéique protectrice qui prolonge la circulation dans le sang. Pendant ce temps, de grosses nanoparticules cubiques sont entrées plus efficacement dans les cellules tumorales grâce à l’endocytose médiée par la clathrine – une voie d’absorption cellulaire – permettant une délivrance mitochondriale efficace.

Un pas vers une nanomédecine de précision

Pour explorer le potentiel thérapeutique de ces découvertes, les chercheurs ont testé la formulation de nanoparticules cubiques dans le cadre d’une stratégie de traitement combinée. Les particules ont été conçues pour délivrer de petits ARN interférents (siRNA) qui perturbent l’expression des gènes mitochondriaux, tout en générant également de la chaleur sous une lumière proche infrarouge grâce à une thérapie photothermique.

Cette double approche a produit de puissants effets anticancéreux dans les études précliniques. Appliqués ensemble, les traitements ont conduit à une élimination presque complète de la tumeur après une seule dose.

En plus de tuer directement les cellules cancéreuses, les nanoparticules ont également interagi avec les macrophages associés aux tumeurs (cellules immunitaires qui soutiennent normalement la croissance tumorale). La thérapie semble déplacer ces cellules vers un état de lutte contre la tumeur, ce qui suggère que cette approche pourrait aider à remodeler l’environnement immunitaire de la tumeur.

« Nos résultats montrent que la conception des nanoparticules n’est pas régie par un seul facteur tel que la forme ou la taille », a ajouté le professeur adjoint Tay. « Au lieu de cela, plusieurs propriétés interagissent de manière complexe. Les plates-formes de criblage à haut débit comme la nôtre nous permettent de découvrir ces relations et d’aller au-delà des essais et erreurs dans la conception de la nanomédecine. »

La plateforme pourrait accélérer le développement de la nanomédecine de précision en permettant aux chercheurs d’identifier rapidement des modèles de nanoparticules adaptés à des cibles biologiques spécifiques. Les applications potentielles comprennent l’administration ciblée de thérapies à base d’ARN, de traitements de silençage génétique et d’agents photothermiques pour le cancer et d’autres maladies.

Pour l’avenir, l’équipe de recherche prévoit d’élargir davantage la bibliothèque de nanoparticules et d’intégrer des outils d’automatisation et d’intelligence artificielle pour analyser les grands ensembles de données générés par la plateforme de criblage. Les chercheurs visent également à étendre la méthode pour cibler d’autres organites cellulaires, ouvrant ainsi de nouvelles possibilités d’administration de médicaments hautement spécifiques au sein des cellules.