La photothérapie dynamique repose sur une réaction photochimique entre la lumière, l’oxygène et des molécules photosensibles, c’est-à-dire qui réagissent à une certaine longueur d’onde lumineuse (à chaque couleur de lumière visible — bleu, rouge, vert, etc. — ou rayonnement invisible pour l’œil humain — comme les UV, les rayons X ou les infrarouges — correspond une longueur d’onde bien précise). On les appelle également photosensibilisateurs ou agents photosensibilisants.
Concrètement, la technique est la suivante : les molécules photosensibles sont d’abord introduites au niveau de la tumeur, soit par l’application d’une crème s’il s’agit d’un cancer de la peau, soit par injection intraveineuse à proximité de la tumeur lorsque celle-ci se situe plus en profondeur dans l’organisme.
Ces molécules s’accumulent préférentiellement dans les cellules qui se multiplient vite, ce qui est précisément le cas des cellules cancéreuses. Ensuite, une lumière d’une longueur d’onde bien précise, émise par une LED ou un laser, est allumée à proximité de la tumeur. Lorsqu’il faut pénétrer dans le corps, une fibre optique peut être utilisée.
Cette lumière active alors les molécules photosensibles qui, en réagissant en présence de l’oxygène naturellement présent dans les cellules, génèrent des radicaux libres. Les radicaux libres sont des molécules produites notamment par réaction avec l’oxygène à l’intérieur des cellules, et qui sont toxiques pour celles-ci. Ils sont notamment responsables du vieillissement cellulaire. Accumulés en grande quantité, ils peuvent provoquer la mort prématurée des cellules.