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Un capteur pour suivre les tumeurs in situ

Aurélie Dureuil

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Des chercheurs américains ont développé un capteur biochimique afin de recueillir des informations de patients atteints d'un cancer en temps réel.

Pacemaker, pompe à insuline... La médecine utilise déjà des systèmes électroniques. Demain, ces outils pourraient permettre de contrôler plus finement l'impact des traitements sur les tumeurs cancéreuses et alors booster leur efficacité. C'est en tout cas ce que suggèrent les travaux d'une équipe du Massachussetts Institute of Technology (MIT). Au sein du Koch institute for integrative cancer research au MIT, l'équipe de Michael Cima a développé un capteur biochimique pouvant être implanté dans les tissus cancéreux. L'objectif étant de recueillir des données sur l'évolution de la tumeur en temps réel et ainsi adapter le traitement.

Ces recherches s'inscrivent dans un contexte d'augmentation du nombre de cancers. L'Organisation mondiale de la santé (OMS) signale que « les cancers figurent parmi les principales causes de morbidité et de mortalité dans le monde. En 2012, on comptait approximativement 14 millions de nouveaux cas et 8,2 millions de décès liés à la maladie (1). Le nombre de nouveaux cas devrait augmenter de 70 % environ au cours des deux prochaines décennies ». Dans ce domaine de l'oncologie, si de nombreux traitements existent déjà et que d'autres sont en cours de développement, le suivi de leurs effets sur la tumeur est crucial. C'est là qu'intervient le capteur développé par l'équipe de Michael Cima et qui pourrait être implanté dans les tissus cancéreux au cours d'une biopsie de la tumeur.

Ce capteur biochimique permet de mesurer le pH et le taux d'oxygène dissous dans les tissus. Le premier vise à donner des informations sur l'effet du traitement. « Quand le tissu cancéreux subit les assauts d'agents de chimiothérapie, il devient plus acide », selon le MIT qui cite Michael Cima : « De nombreuses fois, vous pouvez observer la réponse chimique avant de voir la tumeur réellement rétrécir ». Le suivi du pH au plus près de la tumeur permettrait alors d'anticiper ou non l'effet du traitement de chimiothérapie. Une information essentielle pour l'équipe médicale. Autre paramètre suivi par le capteur : l'oxygène dissous. Cette donnée permet d'établir la dose de traitement, comme les radiations. « Plus la tumeur est hypoxique, plus le besoin en rayonnement est grand », explique Michael Cima. L'hypoxie est liée à la quantité d'oxygène apporté par le sang dans les tissus. Les capteurs du MIT apportent des informations en temps réel sur la quantité d'oxygène au niveau de la tumeur, ils pourraient donc « permettre de voir comment l'hypoxie évolue dans la tumeur, afin d'ajuster les rayonnements en conséquence », ajoute le chercheur. Le suivi de ces deux paramètres vient ainsi compléter les outils actuellement disponibles pour suivre l'évolution des tumeurs cancéreuses. « L'imagerie par résonance magnétique et autres technologies de scanner peuvent indiquer la taille de la tumeur alors que l'information la plus détaillée sur la façon dont agit le traitement vient des pathologistes avec des examens des tissus prélevés au cours de biopsies », précise le MIT.

Une utilisation simple

Si ces capteurs offrent des perspectives intéressantes pour le suivi de l'efficacité des traitements, se pose la question de son implantation dans le corps du patient et la récupération des données. Là encore, les chercheurs mettent en avant le fonctionnement de leur capteur. « Le boîtier du capteur, fabriqué en plastique biocompatible, est assez petit pour tenir dans la pointe d'une aiguille de biopsie. Il contient 10 microlitres d'agents de contraste chimique utilisé pour l'imagerie par résonance magnétique et un circuit pour communiquer avec le dispositif de lecture externe », selon le MIT. Et le système de récupération des données a aussi été pensé pour sa praticité. L'équipe de Michael Cima avait déjà conçu un capteur implantable, mais qui nécessitait un IRM pour lire les informations. « Les IRM coûtent cher et ne sont pas faciles à réaliser dans le cadre d'une routine de soins. Nous voulions franchir l'étape suivante et ajouter un peu d'électronique dans le système afin d'accéder à ces mesures sans IRM », témoigne Michael Cima. L'équipe du MIT s'est alors servie d'inductance mutuelle. C'est-à-dire qu'ils ont intégré une bobine métallique dans le lecteur et une autre plus petite dans le capteur. Un courant électrique magnétise la bobine à l'intérieur du lecteur et ce champ magnétique crée une tension dans la bobine du capteur quand les deux bobines sont assez proches. La variation du signal du capteur est ensuite interprétée par un ordinateur auquel le lecteur est relié. « Avec ces systèmes, c'est comme de prendre la tension », souligne Ralph Weissleder, radiologiste et directeur du Centre des systèmes biologiques du Massachusetts general hospital.

L'équipe de l'Institut Koch a effectué les tests en laboratoire, et notamment a implanté son système sur des rongeurs pendant quelques semaines. Le directeur de recherche entend maintenant poursuivre les études et travailler sur le capteur pour le rendre « robuste ». Et les chercheurs ne se limitent pas à l'oncologie, ils envisagent des applications dans le domaine de l'environnement.

Notes :

1 - World Cancer Report 2014, IARC

Bibliographie : Miniaturaized, biopsyimplantable chemical sensor with wireless magnetic resonance readout, Auth. : C. C. Vassiliou, ab V. H. Liuab and M. J. Cima* ; Lab Chip, 2015, 15, 3465-3472, published 9 juillet 2015

http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs297/fr/

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