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Pénétration des Fullerènes C60 dans les Cellules Leucémiques Humaines et ses Effets Cytotoxiques Photoinduite
D. Franskevych, K. Palyvoda, D. Petukhov, S. Prylutska, I. Grynyuk, C. Schuetze, L. Drobot, O. Matyshevska et U. Ritter
Nanoscale Research Letters (2017)
Résumé:
Le fullerène C60 en tant que représentant des nanocomposés de carbone est considéré comme un agent prometteur pour une application en thérapie photodynamique en raison de ses propriétés physicochimiques uniques. Le but de cette étude était d'estimer l'accumulation de fullerène C60 dans les cellules leucémiques et d'étudier son effet phototoxique sur les cellules parentales et résistantes aux cellules leucémiques du cisplatine. Une solution colloïdale stable et homogène dans l’eau de C60 vierge avec un diamètre moyen de nanoparticules de 50 nm de diamètre a été utilisée dans des expériences. Le C60 marqué par fluorescence a été synthétisé par conjugaison covalente de C60 avec de l'isothiocyanate de rhodamine B. Les résultats de la microscopie confocale ont montré que les cellules Jurkat leucémiques pouvaient absorber efficacement le fullerène C60 du milieu. Une lampe à diode électroluminescente (100 mW cm-2, À = 420–700 nm) a été utilisée pour l'excitation du C60 accumulé. Une diminution de la viabilité liée au temps a été détectée lorsque des cellules Jurkat leucémiques ont été exposées à un traitement combiné avec C60 et à la lumière visible. L'effet cytotoxique du C60 photoexcité était comparable à celui induit par H2O2, car les deux agents entraînaient une diminution de 50% de la viabilité cellulaire à 24 h à des concentrations d'environ 50 μM. En utilisant une analyse par immunotransfert, les niveaux de protéine phosphotyrosine dans les cellules ont été estimés.
L'action combinée de la C60 et de la lumière visible était suivie d'une diminution de la phosphorylation des protéines cellulaires sur les résidus de tyrosine, bien que moins intense que celle induite par H2O2 ou la staurosporine, un inhibiteur de la protéine tyrosine kinase. Tous les agents testés ont réduit la phosphorylation des protéines de 55, 70 et 90 kDa, tandis que la suppression totale de la phosphorylation de la protéine de 26 kDa était spécifique du C60 photoexcité.
L'effet cytotoxique de C60 en association avec une irradiation à la lumière visible a également été démontré sur des cellules leucémiques L1210 à la fois sensibles et résistantes au cisplatine. Il a été montré que la valeur relative du potentiel de membrane mitochondriale mesurée avec la sonde peroxyde d'éther éthylique de tétraméthylrhodamine (TMRE) était plus faible dans les cellules résistantes par rapport aux cellules sensibles et que la chute du potentiel mitochondrial correspondait à une diminution supplémentaire de la viabilité cellulaire résistante après photoexcitation au C60. Les données obtenues permettent de suggérer que le traitement photodynamique par C60 est un candidat pour la restauration de la sensibilité des cellules leucémiques résistantes aux médicaments à l'induction de l'apoptose par voie mitochondriale.
Conclusion:
Dans cette étude, une solution colloïdale aqueuse homogène et stable de fullerène C60 vierge a été utilisée dans des expériences d’estimation de la photocytotoxicité du C60 sur des cellules leucémiques.
Le conjugué C60-RITC a été synthétisé pour surveiller l'entrée de C60 dans les cellules leucémiques par microscopie confocale. Les cellules Jurkat leucémiques pourraient absorber le fullerène C60 du milieu et retenir les nanoparticules accumulées pendant 18 h. Le traitement combiné au C60 et à la lumière visible est suivi d'une diminution temporelle de la viabilité des cellules de Jurkat.
L’inhibition de la phosphorylation de la protéine tyrosine pourrait être l’un des mécanismes de réalisation des effets photocytotoxiques du C60. Un effet photodynamique médié par C60 a également été démontré sur des cellules leucémiques L1210 à la fois sensibles et résistantes au cisplatine. La diminution de la viabilité des cellules pharmacorésistantes après la photoexcitation au C60 correspond à une baisse significative du potentiel mitochondrial.
Les données obtenues permettent de suggérer que le traitement photodynamique au C60 pourrait être une stratégie potentielle pour restaurer la sensibilité des cellules leucémiques résistantes aux médicaments à l'induction de l'apoptose par voie mitochondriale.
Analyse de l'étude
Outre les résultats de l'étude, les implications du traitement photodynamique du fullerène C60 sur les cellules leucémiques, en particulier celles qui sont résistantes au cisplatine, ne peuvent pas être sous-estimées. Le potentiel de ce nanocomposé de carbone, avec ses propriétés physicochimiques exceptionnelles, pour faire des progrès significatifs dans la thérapie du cancer est considérable. Le fait que l'effet cytotoxique du C60 se manifeste dès la photoexcitation, entraînant une diminution significative de la viabilité cellulaire, est une preuve irréfutable de l'existence d'une nouvelle méthode de lutte contre la leucémie.
En outre, l'effet de la thérapie photodynamique médiée par le C60 sur la phosphorylation de la protéine tyrosine révèle une piste d'exploration intrigante. La possibilité que le fullerène C60 inhibe cette fonction cellulaire essentielle pourrait élucider les mécanismes à l'origine des effets cytotoxiques du composé. La corrélation entre cet effet et la diminution de la viabilité cellulaire nécessite des recherches plus approfondies sur les subtilités de l'interaction du C60 avec les protéines cellulaires.
Dans l'ensemble, cette étude pionnière sur le fullerène C60 ouvre de nouveaux horizons à la thérapie photodynamique, offrant une lueur d'espoir pour le traitement de la leucémie et modifiant potentiellement la trajectoire de la recherche oncologique. De manière significative, le traitement photodynamique au C60 s'avère prometteur pour la re-sensibilisation des cellules leucémiques résistantes aux médicaments, en ravivant leur susceptibilité à l'induction de l'apoptose via les voies mitochondriales. Il s'agit d'un domaine critique de la recherche sur les thérapies anticancéreuses qui nécessite des recherches plus approfondies.
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