ACE (Antiproton Cell Experiment : expérience antiprotons/cellule) est une expérience pionnière qui a démarré en 2003 pour s'achever 10 ans plus tard. Elle avait pour but d’évaluer l'interêt et l’efficacité des antiprotons pour traiter le cancer. Cette expérience inédite sur les effets biologiques des antiprotons regroupait au sein d’une équipe pluridisciplinaire des spécialistes de la physique, de la biologie et de la médecine provenant de dix instituts dans le monde.

Les thérapies par faisceau de particules ont jusqu'à présent surtout utilisé des protons pour détruire les cellules cancéreuses. Les protons sont envoyés dans le corps du patient. Une quantité d’énergie prédéfinie leur permet de s’arrêter précisément lorsqu’ils atteignent la tumeur. Quand le faisceau de particules pénètre dans le corps humain, il cause tout d’abord très peu de dommages. Il n’entraîne de lésion importante que sur les derniers millimètres de son parcours, lorsque le faisceau ralentit et s’arrête brutalement. Malheureusement, si le faisceau détruit efficacement la tumeur, il détruit également des cellules saines sur son passage, de sorte que les tissus sains sont davantage exposés lors de traitements à répétition.

L’expérience ACE a testé l’utilisation des antiprotons comme traitement de substitution, en comparant directement l’efficacité de l’irradiation des cellules à l’aide de protons et d’antiprotons. Quand de la matière (en l’occurrence les cellules cancéreuses) et de l’antimatière (des antiprotons) se rencontrent, elles s’annihilent et transforment leur masse en énergie. L’objectif est d’exploiter cet effet pour amener un antiproton à s’annihiler avec une partie du noyau d’un atome de cellule cancéreuse. L’énergie ainsi dégagée devrait faire exploser le noyau et projeter ses fragments dans les cellules cancéreuses adjacentes, les détruisant à leur tour.

Dans le dispositif expérimental, des tubes étaient remplis de cellules vivantes en suspension dans de la gélatine pour simuler une section de tissu à l’intérieur d’un corps. À l’une des extrémités du tube, des faisceaux de protons ou d’antiprotons étaient envoyés, parcourant 2 cm dans l’eau. La proportion de cellules ayant survécu à l’irradiation était evaluée en fonction de la profondeur de la cible. Les premiers résultats ont montré que, pour obtenir le même niveau de dégradation des cellules, il suffisait de quatre fois moins d’antiprotons que de protons. Lors d’un traitement, cela permettrait de réduire considérablement la lésion des tissus sains.

ACE est un excellent exemple des solutions novatrices que la recherche en physique des particules peut potentiellement amener au profit de la médecine. La validation de tout nouveau traitement médical est cependant un long processus. Même si cette piste est poursuivie, la première application clinique n’apparaîtra que dans plusieurs années.