Nanoparticules magnétiques au cœur des cellules : des outils pour les thérapies cellulaires

Magnetic nanoparticles as tools for cell therapy

Laboratoire Matière et Systèmes Complexes, CNRS – Université Paris Diderot, 75205 Paris Cedex 13, France

Auteurs correspondants : Florence Gazeau, florence.gazeau@univ-paris-diderot.fr Claire Wilhelm, claire.wilhelm@univ-paris-diderot.fr

Reçu : 30 Janvier 2012

Résumé

Les nanotechnologies ont fait leur entrée dans le vivant et sont en passe de révolutionner la médecine de demain. Par une  « convergence d’échelle » , ces dispositifs de taille nanométrique s’insèrent au cœur des cellules et y importent leurs propriétés physiques. Parmi ces nano-objets intelligents, les nano-aimants apportent des potentialités inédites : détectables, manipulables à distance, stimulables par un champ magnétique, ils peuvent être à la fois des nano-traceurs pour l’imagerie médicale, des nano-vecteurs pour transporter des agents thérapeutiques à leur cible, des nano-espions à l’intérieur des cellules, ou encore des nano-foyers pour brûler les cellules malignes. La maîtrise du magnétisme au cœur du vivant et de ces nano-robots multifonctions permet d’inventer de nouvelles solutions diagnostiques, thérapeutiques et réparatrices. Dans cet article, nous montrerons comment les nano-aimants peuvent être mis au service de nouvelles stratégies thérapeutiques qui reposent sur l’injection de cellules dans l’organisme : les thérapies cellulaires.

Abstract

Labelling living cells with magnetic nanoparticles creates opportunities for numerous biomedical applications such as Magnetic Resonance Imaging (MRI) cell tracking, cell manipulation, cell patterning for tissue engineering and magnetically-assisted cell delivery. The unique advantage of magnetic-based methods is to activate or monitor cell behavior by a remote stimulus, the magnetic field. Cell labelling methods using superparamagnetic nanoparticles have been widely developed, showing no adverse effect on cell proliferation and functionalities while conferring magnetic properties to various cell types. This paper first describes how cells can become responsive to magnetic field by safely internalizing magnetic nanoparticles. We next show how magnetic cells can be detected by MRI, giving the opportunity for non-invasive in vivo monitoring of cell migration. We exemplify the fact that MRI cell tracking has become a method of choice to follow the fate of administrated cells in cell therapy assay, whether the cells are grafted locally or administrated in the circulation. Finally we give different examples of magnetic manipulation of cells and their applications to regenerative medicine. Magnetic cell manipulation are forecasted to be more and more developed, in order to improve tissue engineering technique and assist cell-based therapies. Owing to the clinical approval of iron-oxide nanoparticles as MRI contrast agent, there is no major obstacle in the translation to human clinics of the magnetic methods summarized in this paper.