Name: Induction d’une légère hyperthermie ciblée dans des modèles de tumeurs murines par conversion photothermique de la lumière proche infrarouge par des nanotiges d’or intratumorales (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-10-10T14:50:00.000+00:00
Duration: 9 min 23 s
Description: Découvrez l'induction d'hyperthermie ciblée dans des tumeurs solides murines par injection intratumorale de nanotiges d'or et exposition à la lumière proche infrarouge. Cette méthode permet un chauffage localisé précis avec surveillance en temps réel de la température tumorale interne.

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<ol><li>Crezee, J., Franken, N. A. P., Oei, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hyperthermia-based+anti-cancer+treatments%5BTitle%5D)+AND+%22Cancers+%28Basel%29%22%5BJournal%5D)">Hyperthermia-based anti-cancer treatments.</a> Cancers (Basel). 13 (6), 1-4 (2021).</li>
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<li>Wu, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enzyme-responsive+multifunctional+peptide+coating+of+gold+nanorods+improves+tumor+targeting+and+photothermal+therapy+efficacy%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Biomater%22%5BJournal%5D)">Enzyme-responsive multifunctional peptide coating of gold nanorods improves tumor targeting and photothermal therapy efficacy.</a> Acta Biomater. 86, 363-372 (2019).</li>
<li>Chatterjee, D. K., Diagaradjane, P., Krishnan, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanoparticle-mediated+hyperthermia+in+cancer+therapy%5BTitle%5D)+AND+%22Ther+Deliv%22%5BJournal%5D)">Nanoparticle-mediated hyperthermia in cancer therapy.</a> Ther Deliv. 2, 1001-1014 (2011).</li>
<li>Scutigliani, E. M., Liang, Y., Crezee, H., Kanaar, R., Krawczyk, P. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modulating+the+heat+stress+response+to+improve+hyperthermia-based+anticancer+treatments%5BTitle%5D)+AND+%22Cancers+%28Basel%29%22%5BJournal%5D)">Modulating the heat stress response to improve hyperthermia-based anticancer treatments.</a> Cancers (Basel). 13 (6), 1-20 (2021).</li>
<li>Liu, Y. T., Sun, Z. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Turning+cold+tumors+into+hot+tumors+by+improving+T-cell+infiltration%5BTitle%5D)+AND+%22Theranostics%22%5BJournal%5D)">Turning cold tumors into hot tumors by improving T-cell infiltration.</a> Theranostics. 11, 5365-5386 (2021).</li>
<li>Kennedy, B. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Targeted+intra-tumoral+hyperthermia+using+uniquely+biocompatible+gold+nanorods+induces+strong+immunogenic+cell+death+in+two+immunogenically+%27cold%27+tumor+models%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Immunol%22%5BJournal%5D)">Targeted intra-tumoral hyperthermia using uniquely biocompatible gold nanorods induces strong immunogenic cell death in two immunogenically 'cold' tumor models.</a> Front Immunol. 15, 1512543(2025).</li>
<li>Chen, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Depleting+tumor-associated+Tregs+via+nanoparticle-mediated+hyperthermia+to+enhance+anti-CTLA-4+immunotherapy%5BTitle%5D)+AND+%22Nanomedicine+%28Lond%29%22%5BJournal%5D)">Depleting tumor-associated Tregs via nanoparticle-mediated hyperthermia to enhance anti-CTLA-4 immunotherapy.</a> Nanomedicine (Lond). 15, 77-92 (2020).</li>
<li>Oei, A. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhancing+the+abscopal+effect+of+radiation+and+immune+checkpoint+inhibitor+therapies+with+magnetic+nanoparticle+hyperthermia+in+a+model+of+metastatic+breast+cancer%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Hyperthermia%22%5BJournal%5D)">Enhancing the abscopal effect of radiation and immune checkpoint inhibitor therapies with magnetic nanoparticle hyperthermia in a model of metastatic breast cancer.</a> Int J Hyperthermia. 36, 47-63 (2019).</li>
<li>Mouratidis, P. X. E., Costa, M., Rivens, I., Repasky, E. E., Ter Haar, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pulsed+focused+ultrasound+can+improve+the+anti-cancer+effects+of+immune+checkpoint+inhibitors+in+murine+pancreatic+cancer%5BTitle%5D)+AND+%22J+R+Soc+Interface%22%5BJournal%5D)">Pulsed focused ultrasound can improve the anti-cancer effects of immune checkpoint inhibitors in murine pancreatic cancer.</a> J R Soc Interface. 18, 20210266(2021).</li>
<li>Liu, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plasmonic+gold+nanostar-mediated+photothermal+immunotherapy+for+brain+tumor+ablation+and+immunologic+memory%5BTitle%5D)+AND+%22Immunotherapy%22%5BJournal%5D)">Plasmonic gold nanostar-mediated photothermal immunotherapy for brain tumor ablation and immunologic memory.</a> Immunotherapy. 11, 1293-1302 (2019).</li>
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<li>Ruggiero, E., Alonso-de Castro, S., Habtemariam, A., Salassa, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Upconverting+nanoparticles+for+the+near+infrared+photoactivation+of+transition+metal+complexes%3A+new+opportunities+and+challenges+in+medicinal+inorganic+photochemistry%5BTitle%5D)+AND+%22Dalton+Trans%22%5BJournal%5D)">Upconverting nanoparticles for the near infrared photoactivation of transition metal complexes: new opportunities and challenges in medicinal inorganic photochemistry.</a> Dalton Trans. 45, 13012-13020 (2016).</li>
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<li>Liu, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((antigen-trapping+gold+nanorods+elicit+anticancer+immunity+against+abscopal+tumors+by+photothermal+therapy-induced+in+situ+vaccination%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">antigen-trapping gold nanorods elicit anticancer immunity against abscopal tumors by photothermal therapy-induced in situ vaccination.</a> Biomaterials. 275, 120921(2021).</li>
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<li>Hainfeld, J. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gold+nanoparticle+hyperthermia+reduces+radiotherapy+dose%5BTitle%5D)+AND+%22Nanomedicine%22%5BJournal%5D)">Gold nanoparticle hyperthermia reduces radiotherapy dose.</a> Nanomedicine. 10, 1609-1617 (2014).</li>
</ol>

<table><tbody><tr><td>0,25 % de trypsine&nbsp ;</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>25200-056</td><td></td></tr><tr><td>10 ml de stripette</td><td>Fisher Scientific</td><td>7200574</td><td></td></tr><tr><td>Tube Falcon de 15 mL</td><td>Corning</td><td>352095</td><td></td></tr><tr><td>Seringue de 1 mL</td><td>BD Biosciences</td><td>3331431</td><td></td></tr><tr><td>Aiguille de 28 g</td><td>BD Biosciences</td><td>1298811</td><td></td></tr><tr><td>Lignée cellulaire du cancer du sein 4T1</td><td>Collection de la culture de type américain</td><td>CRL-2539</td><td></td></tr><tr><td>5 ml de stripette</td><td>Fisher Scientific</td><td>7200573</td><td></td></tr><tr><td>Tube Falcon de 50 mL</td><td>Fisher Scientific</td><td>14-432-22</td><td></td></tr><tr><td>70 % d’éthanol</td><td>Alcools commerciaux</td><td>36195</td><td></td></tr><tr><td>Gel d’aloe vera</td><td>Marque Life</td><td>57800985495</td><td></td></tr><tr><td>Lignée cellulaire de mélanome B16-F10</td><td>Collection de la culture de type américain</td><td>CRL-6475</td><td></td></tr><tr><td>Bio-rendu</td><td>BioRendu</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Armoire de sécurité</td><td>Nuaire</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Lunettes de sécurité laser de classe 4</td><td>par vision laser</td><td>F22. Réf. P5P18.5000</td><td>Nous avons utilisé un cadre P22 avec un filtre P5P18</td></tr><tr><td>Incubateur CO2 (37 &deg ; C, 5 % de CO2)</td><td>Nuaire</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Corning 1-200 et micro ; L Pipette en rack à ajustement universel&nbsp ; Conseils</td><td>Corning</td><td>4865</td><td></td></tr><tr><td>Pipette filtrée Corning&nbsp ; Pointes, 30 & micro ; L</td><td>Fisher Scientific</td><td>07-200-265</td><td></td></tr><tr><td>Lignée cellulaire colorectale murine CT26</td><td>Collection de la culture de type américain</td><td>CRL-2638</td><td></td></tr><tr><td>Le</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>10010-049</td><td></td></tr><tr><td>Tubes Eppendorf</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>3451</td><td></td></tr><tr><td>Souris femelles BALB/c</td><td>Laboratoires Charles River (Montréal, Canada)</td><td>028</td><td></td></tr><tr><td>Femelle C57Bl/6</td><td>Laboratoires Charles River (Montréal, Canada)</td><td>027</td><td></td></tr><tr><td>Sérum fœtal bovin</td><td>Thermo Fisher scientific invitrogen</td><td>12483020</td><td></td></tr><tr><td>GNR</td><td>Sona Nanotech Inc</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Sonde de température intra-tumorale</td><td>OMÉGA</td><td>HYP1-30-1/2-T-G-60-SMP-M</td><td>Sonde thermocouple modèle HYP-1</td></tr><tr><td>IsoTip 1000 et micro ; L Pipette filtrée universelle&nbsp ; Conseils</td><td>Corning</td><td>4809</td><td></td></tr><tr><td>Laser LDX (modèle : LDX- 3520-860-HHLFC)</td><td>Minnetronix</td><td>N/A</td><td>Courant laser avec point de consigne maximum à 4600 mA</td></tr><tr><td>Optixcare Lubrifiant pour les yeux</td><td>Aventix</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Pénicilline-streptomycine</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>15140148</td><td></td></tr><tr><td>Prisme 10.6.0</td><td>Bloc-notes</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>RPMI 1640 Moyen</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>11875119</td><td></td></tr><tr><td>TC-08 Logiciel d’enregistrement de données de thermocouple&nbsp ;</td><td>Technologie Pico</td><td>PicoLog V5.25.3</td><td></td></tr><tr><td>Caméra thermique&nbsp ;</td><td>HIKmicro</td><td>EA-1086922</td><td></td></tr><tr><td>Boîte de culture tissulaire 100 x 20 mm</td><td>Fisher Scientific</td><td>877222</td><td></td></tr><tr><td>Trypan Blue Solution 0,4 %</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>15250061</td><td></td></tr><tr><td>Pied à coulisse de mesure de tumeur.</td><td>Giles scientificSociété Mitutoyo</td><td>500-321</td><td></td></tr></tbody></table>

induction d’une légère hyperthermie ciblée dans des modèles de tumeurs murines par conversion photothermique de la lumière proche infrarouge par des nanotiges d’or intratumorales

Inducing Targeted Mild Hyperthermia in Murine Tumor Models through Photothermal Conversion of Near-infrared Light by Intratumoral Gold Nanorods

L’objectif de ce protocole THT médié par GNR est de chauffer les tumeurs solides de manière constante et fiable jusqu’à la plage hyperthermique légère souhaitée de 42 à 48 °C. Les principales étapes de cette procédure sont décrites à la figure 1. Le succès de ce protocole dépend de l’établissement et du maintien d’une hyperthermie légère contrôlée et reproductible au sein d’un modèle de tumeur solide donné. Les GNR utilisés ont été synthétisés à l’aide d’une méthode brevetée sans CTAB, dans laquelle le sel d’or a été réduit dans une solution de tensioactif exclusive pour favoriser la croissance cristalline en forme de bâtonnet. Après la synthèse, les tensioactifs natifs ont été largement remplacés par du PEG de faible poids moléculaire pour améliorer la biocompatibilité. Les GNR résultants étaient de taille uniforme (51,1 ± 10,8 nm sur 12,2 ± 1,9 nm), avaient une longueur d’onde d’excitation optimale de 860 ± 10 nm et étaient exempts d’endotoxines détectables.
Pour assurer un chauffage adéquat de la tumeur et un suivi précis de la température, une sonde de température intratumorale doit être insérée au centre de la tumeur. De plus, la surveillance de la température de surface de la peau tout au long de la procédure à l’aide d’une caméra thermique est cruciale. Il est possible, en particulier pour les tumeurs de plus petit volume, que les GNR injectés par voie intratumorale puissent se diffuser dans l’espace péritumoral et/ou sous-cutané autour de la tumeur. Lors de l’exposition à la lumière NIR, cela peut provoquer un réchauffement de la peau au-dessus des niveaux physiologiques de base, et si la peau atteint des températures supérieures à des niveaux hyperthermiques légers (supérieurs à 50 °C), cela pourrait entraîner des lésions cutanées telles que des croûtes et/ou desulcérations 19. L’application d’une couche de gel d’aloe vera à la surface de la tumeur est une étape de précaution importante pour aider à réguler la température de surface de la peau et prévenir les dommages thermiques lors de l’exposition au laser NIR. Dans tous les cas, il est recommandé de surveiller la zone traitée pour détecter des signes d’ulcération au cours des 48 heures suivant le THT. La figure 2 représente une représentation visuelle de la configuration suggérée pour optimiser la gestion de la température tumorale, montrant l’emplacement de la sonde de température tumorale interne et de la couche de gel d’aloe vera par rapport à la sonde laser NIR.
Le succès relatif de ce protocole expérimental peut être déterminé en observant la température interne de la tumeur en fonction du graphique temporel tout au long de l’opération laser. Pour les souris injectées par voie intratumorale avec des GNR, les tumeurs devraient se réchauffer dans la plage hyperthermique légère (42-48 °C) en 15 s à 2 min. Une fois que la température interne de la tumeur est entrée dans la plage hyperthermique légère, on s’attend à ce qu’elle se stabilise dans la plage appropriée ou nécessite un cycle marche/arrêt de l’administration du laser pour s’assurer que la température interne de la tumeur ne dépasse pas 48 °C (comme le montre la figure 3A). Le maintien réussi d’une hyperthermie légère pendant 5 minutes est considéré comme un résultat positif. Pour les souris injectées par voie intratumorale avec du PBS, les tumeurs ne devraient pas chauffer dans la plage hyperthermique. L’exposition à la lumière NIR à une longueur d’onde de 860 nm n’est pas suffisante à elle seule pour provoquer un réchauffement des tissus dans la gamme hyperthermique légère, et les tumeurs témoins devraient se stabiliser autour de 39-40 °C. La figure 3B montre un graphique de température tumorale interne en fonction du temps entre les souris GNR et les souris témoins (injectées de PBS) tout au long de la procédure de 5 minutes. Si une tumeur injectée par GNR n’est pas en mesure d’atteindre la plage hyperthermique lors de l’exposition à la lumière NIR ou ne peut pas être maintenue dans la plage hyperthermique appropriée pendant 5 minutes complètes, cela est considéré comme un résultat négatif.
Une analyse supplémentaire en aval pour déterminer le succès de ce protocole THT médié par GNR consiste à mesurer les changements de volume tumoral après la procédure. Le THT médié par GNR réalisé avec succès provoque la mort ciblée des cellules tumorales et l’activation des réponses immunitaires anticancéreuses, ce qui conduit à la régression tumorale et à la réduction du volume tumoral associée13. La figure 4 montre les changements de volume tumoral après THT médié par GNR pour deux modèles de cancer murin du flanc sous-cutané (mélanome B16 et modèle de cancer colorectal hétérotopique CT26) et un modèle de cancer murin du coussinet adipeux mammaire (cancer du sein 4T1). Dans chaque modèle, une réduction significative du volume tumoral par rapport aux témoins est évidente 48 à 72 heures après la procédure THT médiée par GNR. Le calendrier et l’ampleur de la réduction du volume tumoral après la procédure devraient varier en fonction de la souche de souris et du modèle de cancer. En plus de la réduction tumorale, nous avons observé une puissante réponse immunitaire innée dans les 48 heures suivant le THT médié par GNR, caractérisée par une expression accrue des gènes impliqués dans la voie STING-cGAS et la régulation et l’activation à la hausse des cellules dendritiques, des macrophages et des cellules NK dans les modèles B16F10 et 4T113. Notamment, dans un modèle de tumeur bilatérale 4T1, le THT activé par GNR a induit une réponse immunitaire systémique, comme en témoigne l’infiltration accrue de lymphocytes T CD8+ dans les tumeurs controlatérales non traitées13. Ces résultats confirment le potentiel de cette approche à provoquer des effets anticancéreux cytotoxiques directs et immunomodulateurs plus larges.
Tableau 1 : Table de recherche de l’irradiance. Tableau fournissant les valeurs d’irradiance (W/cm²) pour différents réglages de courant laser (mA) et distances de travail (cm). La table est utilisée pour déterminer la hauteur de laser appropriée en fonction du diamètre de faisceau requis pour couvrir la surface de la tumeur et pour obtenir une irradiance cible de 1 W/cm2 ± 0,2 W/cm2. Les valeurs surlignées en vert indiquent des niveaux d’irradiance optimaux proches de 1 W/cm2. Cette table d’irradiance est spécifique au laser LDX et a été fournie par le fabricant. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68656/Irradiance%20lookup%20table.xlsx" target="_blank">Veuillez cliquer ici pour télécharger ce tableau.</a>
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68656/68656fig1.jpg"> 
Figure 1 : Schéma graphique de la procédure THT médiée par GNR. Méthodologie de thérapie hyperthermique ciblée médiée par des nanotiges d’or pour les tumeurs sous-cutanées du flanc dans un modèle murin. Après l’établissement d’une tumeur palpable (environ 50 mm3) et l’anesthésie chez la souris, (1) injecter des GNR par voie intratumorale à une concentration de 1 μg/mm3, (2) insérer une sonde de température intra-tumorale au milieu de la masse tumorale, (3) appliquer une couche de ~5 mm de gel d’aloe vera sur la surface de la tumeur, (4) commencer l’administration d’un laser NIR et (5) maintenir la température interne de la tumeur dans une plage hyperthermique légère (42 °C-48 °C) pendant 5 min. Abréviations : GNR = nanotige d’or ; THT = thérapie hyperthermique ciblée ; NIR = proche infrarouge. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68656/68656fig1large.jpg" target="_blank">Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68656/68656fig2.jpg"> 
Figure 2 : Représentation visuelle du dispositif expérimental. Une souris BALB/c portant une tumeur colorectale hétérotopique avec une sonde de température intra-tumorale insérée au centre et une couche topique de gel d’aloe vera appliquée directement sous l’exposition à un faisceau laser proche infrarouge. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68656/68656fig2large.jpg" target="_blank">Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68656/68656fig3.jpg"> 
Figure 3 : Graphiques de température interne en temps réel. Profil(s) représentatif(s) de température tumorale interne au fil du temps (en ms) enregistré par la sonde de température interne tout au long de l’exposition de la tumeur au laser NIR. (A) Modèle de cycle laser NIR marche/arrêt chez une souris injectée de GNR nécessaire pour maintenir la température tumorale interne dans une plage hyperthermique légère (42 °C-48 °C) pendant 5 min. Cela souligne l’importance d’une surveillance étroite de la température interne de la tumeur et du cycle d’administration du laser pour maintenir la plage hypothermique tout au long de la procédure. (B) Différence moyenne de température tumorale interne entre les souris injectées de GNR (n = 15) et les souris témoins (injectées de PBS) (n = 8) tout au long d’une exposition au laser NIR de 5 minutes. Les tumeurs des souris injectées de PBS ne sont pas chauffées dans une plage d’hypothermie légère et plafonnent autour de 39-40 °C malgré la même durée d’exposition au laser NIR que le groupe injecté de GNR, dont les tumeurs atteignent des températures hyperthermiques de 42-48 °C. Abréviations : GNR = nanotige d’or ; NIR = proche infrarouge. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68656/68656fig3large.jpg" target="_blank">Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68656/68656fig4.jpg"> 
Figure 4 : Graphiques de volume tumoral après THT médié par GNR. Le THT médié par GNR induit une réduction du volume tumoral dans plusieurs modèles de cancer murin dans les 48 à 72 heures suivant le traitement. (A) Mesures du volume tumoral dans un modèle 4T1 (cancer du sein) après THT médié par GNR (n = 24 PBS, n = 28 THT). (B) Mesures du volume tumoral dans le modèle B16-F10 (mélanome) après THT médié par GNR (n = 19 PBS, n = 23 THT). (C) Mesures du volume tumoral dans le modèle CT26 (cancer colorectal) après THT médié par GNR (n = 9 PBS, n = 9 THT). Une réduction ou un ralentissement de la croissance du volume tumoral dans les 48 à 72 heures suivant le traitement est indicateure d’un résultat positif. Les données de volume tumoral pour le modèle CT26 à 24 h avant ne sont pas fusionnées - les valeurs sont similaires et se chevauchent. Les barres d’erreur représentent le MEB. * p &lt; 0,05. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68656/68656fig4large.jpg" target="_blank">Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.</a>

Induction d’une légère hyperthermie ciblée dans des modèles de tumeurs murines par conversion photothermique de la lumière proche infrarouge par des nanotiges d’or intratumorales

Mild hyperthermia (42-48 &#176;C) is a well-established therapeutic modality that can induce controlled tumor cell death and stimulate anti-cancer immune ...

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Induction d’une légère hyperthermie ciblée dans des modèles de tumeurs murines par conversion photothermique de la lumière proche infrarouge par des nanotiges d’or intratumorales (Vidéo) | JoVE Journal

Induction d’une légère hyperthermie ciblée dans des modèles de tumeurs murines par conversion photothermique de la lumière proche infrarouge par des nanotiges d’or intratumorales

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