La protonthérapie classique ressemble à un projectile précis mais léger : il atteint exactement la tumeur, mais ne fait pas toujours assez de dégâts. La raison en est que les protons ont un faible « pouvoir létal » (effet biologique), et certaines tumeurs parviennent à réparer les cassures de l'ADN qu'ils provoquent.
Les chercheurs ont trouvé un moyen d'intensifier l'impact sans modifier le faisceau lui-même. L'idée est de saturer la tumeur à l'avance avec des atomes d'azote-15, une variété rare mais stable de l'azote. Lorsque les protons percutent ces atomes, des particules alpha et des noyaux de carbone à vie courte sont produits. Ces particules agissent comme de véritables béliers qui fracassent l'ADN bien plus violemment. Dans des expériences sur cellules, avec un enrichissement en azote-15 de 30 %, le nombre de cassures double brin particulièrement dangereuses (celles que la cellule a presque impossible à réparer) a augmenté de 175 % pour les particules alpha et de 53 % pour le carbone.
L'azote-15 lui-même, administré sous forme d'acide aminé glutamine, n'a pas nui aux cellules, même à fortes doses. Et après irradiation à une dose de 2 Gy, la survie des cellules traitées a chuté de 15,4 % supplémentaires par rapport à la protonthérapie standard. Cela signifie que tout le gain d'efficacité provient précisément des cassures d'ADN plus lourdes, et non d'une toxicité de l'additif.
L'azote-15 est un invité rare sur Terre : dans l'air, il ne représente que 0,37 %, le reste étant l'azote-14 ordinaire. Mais il est stable et non radioactif, donc sans danger pour l'organisme.
L'idée de transformer des atomes inoffensifs en armes contre le cancer rappelle le principe de la « boue grise » de la science-fiction, sauf qu'ici les nanorobots sont remplacés par des noyaux atomiques, et la cible n'est pas la planète entière mais une tumeur spécifique.