Apoptose efficace via des cassures double-brin de l’ADN dans des cellules épithéliales humaines induite par l’effet non thermique d’ondes térahertz large-bande à champ élevé

Une nouvelle lumière sur l’élimination des cellules cancéreuses

Les traitements du cancer jouent souvent sur un fil : ils doivent détruire les cellules tumorales sans endommager gravement les tissus sains ni le système immunitaire. Cette étude explore un outil inhabituel pour cette tâche — des ondes térahertz (THz) intenses, un type de lumière invisible situé entre les micro-ondes et l’infrarouge. Les chercheurs montrent que des impulsions THz large-bande à champ élevé, soigneusement réglées, peuvent provoquer chez les cellules cancéreuses un « suicide » contrôlé, sans cuire les tissus ni provoquer la mort cellulaire désordonnée qui conduit à l’inflammation.

Pourquoi une mort cellulaire douce importe

De nombreuses thérapies anticancéreuses poussent les cellules vers la mort, mais souvent avec des dommages collatéraux. Les médicaments et agents biologiques peuvent perdre en efficacité à mesure que les tumeurs développent des résistances, et ils peuvent affaiblir le système immunitaire. Les méthodes physiques comme les rayons X, la radioactivité ou l’ablation thermique peuvent blesser les tissus sains environnants, provoquant fréquemment une nécrose — une forme violente de mort cellulaire qui déclenche inflammation et douleur. Une méthode qui induit plutôt l’apoptose, un processus d’autodestruction ordonné où les cellules se démantèlent discrètement, pourrait offrir un moyen beaucoup moins traumatique de réduire les tumeurs, en particulier celles proches de la peau.

Les ondes térahertz rencontrent les cellules du cancer du sein

L’équipe s’est concentrée sur des cellules humaines de cancer du sein (MCF‑7), un type de cellule épithéliale souvent utilisé en laboratoire. Ils ont exposé ces cellules à des impulsions THz large-bande très puissantes pendant jusqu’à quatre heures tout en maintenant une température corporelle normale. Les intensités de champ atteignaient plusieurs millions de volts par centimètre, bien supérieures à celles des appareils courants. Dans ces conditions, la proportion de cellules subissant l’apoptose augmentait régulièrement avec le temps d’exposition. Avec l’intensité THz la plus élevée testée, près de 99 % des cellules cancéreuses entraient en apoptose, tandis que moins de 1 % mouraient par nécrose. Cette vague massive et propre de mort programmée suggère que les impulsions THz font plus que réchauffer les cellules.

Effets non thermiques et limites de sécurité de la température

Parce que l’eau absorbe fortement le rayonnement THz, la préoccupation évidente est un réchauffement accidentel. Les scientifiques ont utilisé l’imagerie thermique pour suivre les changements de température pendant l’irradiation. Même après quatre heures à une intensité modérée, les cellules cancéreuses ne s’échauffaient que d’environ 3 °C, et la nécrose restait inférieure à 4 %. Des expériences de contrôle distinctes où les cellules étaient simplement chauffées pendant quatre heures ont montré que des températures inférieures à 41 °C produisaient presque aucune mortalité, tandis qu’un saut marqué de la nécrose survenait au‑dessus de 43 °C. Même aux réglages THz les plus intenses, les chercheurs ont maintenu les températures cellulaires à 43 °C ou en dessous et ont quand même observé une apoptose presque totale avec une nécrose minimale. En diminuant la fréquence de répétition des impulsions, ils ont montré que la température peut être contrôlée tout en conservant de forts effets anti-tumoraux, ce qui souligne qu’un mécanisme non thermique est à l’œuvre.

Démantèlement de l’ADN et activation des gènes de mort

Pour identifier ce mécanisme, le groupe a examiné l’intérieur des cellules. Au microscope électronique, les cellules traitées par THz présentaient des signes classiques précoces d’apoptose : condensation du matériel génétique, noyaux altérés et membranes externes intactes. En utilisant un marqueur fluorescent appelé γ‑H2AX, ils ont détecté de vastes cassures double-brin dans l’ADN — des dommages beaucoup plus fréquents dans les cellules irradiées que dans les contrôles non traités ou légèrement chauffés. Le schéma de dommages suivait le profil d’intensité du faisceau THz, devenant plus marqué vers son centre. Des analyses géniques et protéiques ont révélé qu’un ensemble de molécules sensibles au stress et aux dommages, telles que GADD45B et c‑Jun, étaient fortement activées, tandis que des acteurs bien connus des voies traditionnelles de mort cellulaire, dont p53 et de nombreuses caspases, ne changeaient guère. Les auteurs proposent que des champs THz intenses puissent induire des « résonances » vibratoires violentes dans l’ADN, sollicitant et rompant physiquement la double hélice puis déclenchant une voie d’apoptose distincte, indépendante de p53 et des caspases.

De la boîte de Pétri aux thérapies futures

Bien que ces expériences aient été réalisées en cultures cellulaires, elles suggèrent un nouveau mode de thérapie physique contre le cancer. Les ondes THz à champ élevé semblent capables de pénétrer plusieurs millimètres dans les tissus humides — suffisamment pour atteindre des tumeurs superficielles — tout en perdant rapidement en puissance, ce qui pourrait épargner les organes plus profonds. Comme l’effet est principalement non thermique, il pourrait, en principe, tuer les cellules cancéreuses couche par couche sans brûler les tissus environnants ni provoquer une forte inflammation. Beaucoup de travail reste à faire : le mécanisme de « résonance » de l’ADN proposé doit être confirmé, la sécurité pour les cellules normales nécessite des tests approfondis, et des études animales et cliniques sont requises. Néanmoins, cette recherche ouvre la porte à l’idée que des impulsions lumineuses soigneusement conçues, accordées aux mouvements naturels des biomolécules, pourraient un jour offrir un moyen précis et relativement doux d’ablater certains cancers.

Citation: Zhou, H., Wei, X., Peng, XY. et al. Efficient apoptosis via double-strand breaks of DNA in human epithelial cells induced by non-thermal effect of high-field broadband terahertz waves. Sci Rep 16, 6163 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-37373-6

Mots-clés: thérapie anticancéreuse par térahertz, apoptose non thermique, cassures double-brin de l’ADN, cellules du cancer du sein, ablation tumorale physique