Les bioingénieurs de Stanford viennent de développer un nouveau dispositif portable pour surveiller la taille de la tumeur : le dispositif de la taille d’une petite boîte d’allumettes est doté d’un petit capteur extensible et flexible qui peut être collé à la peau. Le dispositif non invasif, sensible au centième de millimètre (10 micromètres), peut transmettre en temps réel et en wifi les données de mesure de la tumeur, à une application pour smartphone.
Surnommé FAST pour « Flexible Autonomous Sensor Measuring Tumors », ce nouveau dispositif représente un moyen innovant, rapide, peu coûteux, mobile et précis de tester l'efficacité des médicaments anticancéreux. À plus grande échelle, il pourrait même permettre de toutes nouvelles orientations prometteuses dans le traitement du cancer. Car, chaque année, des dizaines d’équipes de recherche testent des milliers de candidats anticancéreux sur des souris modèles de tumeurs sous-cutanées. Peu de ces études pré-cliniques vont aboutir à des essais cliniques chez l’Homme, en particulier en raison de la complexité et de la lenteur des processus, liées en partie aux technologies actuelles de mesure de la régression tumorale.
La régression tumorale, un marqueur clé de la réponse au traitement
La variation biologique inhérente des tumeurs, les lacunes des approches de mesure existantes et la taille relativement petite des échantillons rendent l’évaluation de la réponse aux traitements extrêmement difficile et coûteuse.
« Dans certains cas même, les tumeurs sous observation doivent être mesurées à la main avec des pieds à coulisse »,
relève l’auteur principal, le Dr Alex Abramson, chercheur et professeur en génie chimique à la Stanford School of Engineering.
L'utilisation d'étriers métalliques en forme de pinces pour mesurer les tissus mous n'est pas idéale, et les approches radiologiques ne peuvent pas apporter la continuité dans les données nécessaires à une évaluation en temps réel. FAST en revanche, peut détecter les changements de volume tumoral à l'échelle de la minute, tandis que les mesures actuelles nécessitent souvent des périodes d'observation de plusieurs semaines.
Le capteur de FAST est composé d'un polymère souple et extensible semblable à une peau qui comprend une couche intégrée de circuits en or. Ce capteur est relié à un petit « sac à dos » électronique. L'appareil mesure la pression exercée sur la membrane – combien elle s'étire ou se rétrécit – et transmet ces données à un smartphone. Sur la base d'études menées chez la souris modèle de tumeur, les chercheurs promettent plusieurs avancées significatives :
- FAST assure une surveillance continue, car le capteur est physiquement connecté à la peau et reste en place pendant toute la période de suivi ;
- son capteur flexible enveloppe la tumeur et peut donc mesurer des changements de forme difficiles à discerner avec d'autres méthodes ;
- FAST est à la fois autonome et non invasif : connecté à la peau, un peu comme un patch adhésif alimenté par batterie et connecté sans fil. Dans ces expériences, la souris pouvait bien se déplacer librement, sans être gênée par l'appareil ou les fils ;
- Avantage supplémentaire, les packs FAST sont également réutilisables et ne coûteraient que 60 € à assembler. Enfin, ils sont faciles à poser.
La percée des capteurs flexibles est également à l’origine de l’innovation de FAST. Une couche d'or recouvre le dessus du polymère ressemblant à une peau et, lorsqu'elle est étirée, développe de petites fissures qui modifient la conductivité électrique du matériau. Étirez le matériau et le nombre de fissures augmente, ce qui entraîne également une augmentation de la résistance électronique dans le capteur. Lorsque le matériau se contracte, les fissures reviennent en contact et la conductivité s'améliore. Ces propagations de fissures et ces changements exponentiels de conductivité peuvent être mathématiquement assimilés à des changements de dimension et de volume.
« Enfin, le capteur est aussi souple que la vraie peau ».
« Les avantages sont considérables pour les équipes pharmaceutiques et oncologiques. FAST pourrait considérablement accélérer, automatiser et réduire le coût du processus de développement des thérapies anticancéreuses ».
Source: Science Advances 16 Sept, 2022 DOI: 10.1126/sciadv.abn6550 A flexible electronic strain sensor for the real-time monitoring of tumor regression
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