C’est à nouveau une équipe du Massachusetts Institute of Technology (MIT) qui innove dans le diagnostic des tumeurs, les plus précoces et les plus minuscules : les chercheurs utilisent ici une technologie proche de l’infrarouge pour détecter des sondes fluorescentes au plus profond des tissus vivants. Une technique diagnotique qui va permettre de mieux traiter de nombreux types de cancer, en les traitant dès le stade précoce.
Il s’agit d’un système d’imagerie, nommé « DOLPHIN » car il détecte « au plus profond » des tumeurs minuscules, de quelques centaines de cellules seulement. Plus précisément, DOLPHIN signifie « Detection of Optically Luminescent Probes using Hyperspectral and diffuse Imaging in Near-infrared ». Ce système d'imagerie, basé sur la lumière proche de l'infrarouge, se montre capable ici de détecter une sonde fluorescente de 0,1 millimètre dans le tube digestif d'une souris vivante ou un signal à une profondeur de tissu de 8 centimètres. C’est beaucoup plus que toutes les techniques d'imagerie existantes. Et les applications sont nombreuses, en particulier dans le diagnostic précoce des cancers de l'ovaire et autres cancers difficiles à détecter avant le stade avancé.
« Être en mesure de dépister le cancer beaucoup plus tôt », c’est bien l’objectif d’Angela Belcher, professeur d'ingénierie biologique au MIT et membre de l'Institut Koch pour la recherche sur le cancer, « et de manière non invasive ».
Un système d’imagerie « profonde » : Les méthodes existantes d'imagerie des tumeurs présentent toutes des limites de détection qui réduisent les chances d’un diagnostic précoce. La plupart doivent faire le compromis entre la résolution et la profondeur de l'image, et aucune de ces techniques d'imagerie n’est capable d’enregistrer une image d'une profondeur supérieure à environ 3 centimètres dans les tissus. Les scanners couramment utilisés, tels que la tomographie par rayons X (CT) et l'imagerie par résonance magnétique (IRM), permettent une image à travers tout le corps mais ne savent pas identifier de manière fiable les tumeurs, avant qu'elles atteignent environ 1 centimètre.
Une nouvelle technique optique pour l'imagerie du cancer : les chercheurs souhaitaient développer une technologie capable d'imager de très petits groupes de cellules au fond des tissus et ce, sans aucune sorte de marquage radioactif. La lumière proche infrarouge, dont les longueurs d'onde sont comprises entre 900 et 1700 nanomètres, convient parfaitement à l'imagerie tissulaire car elle ne se disperse pas autant lorsqu'elle rencontre « un objet », ce qui lui permet de pénétrer plus profondément dans les tissus. Ici, les chercheurs l’utilisent avec une approche appelée « imagerie hyperspectrale », qui permet une imagerie simultanée via plusieurs longueurs d'onde de la lumière.
Des sondes qui ciblent et marquent par fluorescence des cellules cancéreuses spécifiques : Les chercheurs testent leur système avec toute une série de sondes électroluminescentes fluorescentes situées dans le proche infrarouge, principalement des nanoparticules de fluorure de yttrium et de sodium contenant des éléments de terres rares, tels que l'erbium, l'holmium ou le praséodyme, qui ont été ajoutés via un processus appelé dopage. Selon le choix de l'élément dopant, chacune de ces particules émet une lumière fluorescente proche infrarouge, mais de longueurs d'onde différentes. À l'aide d’algorithmes, les chercheurs peuvent analyser les données de l'analyse hyperspectrale pour identifier les sources de lumière fluorescente de différentes longueurs d'onde, ce qui leur permet de déterminer l'emplacement d'une sonde particulière. En approfondissant l'analyse de la lumière provenant de bandes de longueurs d'ondes plus étroites dans tout le spectre proche de l'infrarouge, les chercheurs peuvent également déterminer la profondeur à laquelle se trouve une sonde. Ils parviennent ici à suivre un groupe de nanoparticules fluorescentes de 0,1 millimètre de diamètre, avalé puis transporté dans le tube digestif d'une souris vivante. Ces sondes pourraient être modifiées pour cibler et marquer par fluorescence des cellules cancéreuses spécifiques.
« En pratique, cette technique permettra de dépister de manière non invasive une tumeur marquée par fluorescence de 0,1 millimètre, ce qui correspond à un groupe d'environ quelques centaines de cellules. À notre connaissance, personne n'a jamais été en mesure « de le faire » », relèvent les chercheurs.
Source: Scientific Reports 07 March 2019 Deep-tissue optical imaging of near cellular-sized features
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