Des chercheurs américains sont parvenus à miniaturiser un accélérateur d’électrons et à l’intégrer sur une puce électronique. Bien qu’il soit encore à ce stade de développement très précoce, ce dispositif pourrait permettre de développer des traitements plus efficaces contre le cancer.

Un accélérateur de particules plus fin qu’un cheveu humain

Les accélérateurs de particules pourraient se révéler incroyables pour la médecine s’ils n’étaient pas aussi volumineux : le LHC du CERN (Suisse) mesure 27 kilomètres de long contre près de 3,2 km pour l’accélérateur SLAC (États-Unis). Récemment, des chercheurs de l’université Stanford sont parvenus à créer un prototype miniaturisé tenant sur une puce informatique. Présenté dans la revue Science, ce dispositif présente de nombreuses applications potentielles et pourrait notamment permettre de mettre au point des traitements par radiothérapie plus efficaces.

Dans les accélérateurs ordinaires, les particules sont acheminées par des tubes à vide et accélérées à des vitesses incroyablement élevées. L’accélérateur SLAC accélère ses particules en les irradiant avec des micro-ondes, tandis que le LHC utilise des électroaimants supraconducteurs. Auparavant, ces équipements encombrants rendaient l’installation de ce type de technologie dans les hôpitaux ou les laboratoires difficilement envisageable, mais en 2016 le CERN était parvenu à créer un prototype de deux mètres de long. Cette fois, les chercheurs de Stanford sont parvenus à créer un micro-accélérateur d’un diamètre inférieur à celui d’un cheveu humain.

— Yurchanka Siarhei / Shutterstock.com

Mettre au point des thérapies anticancéreuses plus ciblées

Ici, les électrons transitent via un canal scellé sous vide de 25 micromètres de long. Et à la différence des dispositifs standards, ce micro-accélérateur n’utilise pas de micro-ondes ou d’aimants pour accélérer ses particules, mais la lumière infrarouge, acheminée par les fils de silicium qui tapissent les parois du canal. Le laser infrarouge en question émet des impulsions 100 000 fois par seconde, envoyant à chaque fois une rafale de photons qui frappent les électrons selon un certain angle afin de les accélérer.

Si cet accélérateur de particules tenant sur une puce informatique n’est encore qu’à un stade de développement très précoce, il démontre que le concept fonctionne. Pour l’instant, il n’a réussi à donner aux électrons qu’une énergie de 0,915 kilo-électronvolt (KeV), soit environ mille fois moins que ce qui est nécessaire pour la recherche ou les applications médicales. Mais d’ici fin 2020, les chercheurs entendent atteindre le méga-électronvolt (MeV) en regroupant 1 000 canaux de ce type sur une même puce, qui ne devrait pas mesurer plus de 2,5 cm de long.

Parmi les premières applications envisageables, les chercheurs américains évoquent la mise au point de thérapies anticancéreuses plus ciblées. Avec l’insertion d’un tube à vide miniaturisé dont l’une des extrémités serait dirigée directement sur la tumeur. Les électrons accélérés par ce dispositif pourraient être canalisés afin de frapper directement les cellules cancéreuses sans toucher les cellules saines se trouvant à proximité.

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