Le professeur Andre Simpson a développé une nouvelle technique de RMN qui permet d'obtenir un profil à haute résolution des molécules présentes à l'intérieur d'un organisme vivant. Crédit :Ken Jones
Une nouvelle technique mise au point par des chercheurs de l'Université de Toronto à Scarborough peut pour la première fois obtenir un profil haute résolution des molécules présentes à l'intérieur d'un organisme vivant.
"D'une certaine manière, nous avons développé cette fenêtre moléculaire qui peut regarder à l'intérieur d'un système vivant et extraire un profil métabolique complet, " dit le professeur André Simpson, qui a mené des recherches sur le développement de la nouvelle technique qui utilise la technologie de résonance magnétique nucléaire (RMN).
"Il est important de savoir quelles molécules se trouvent dans un échantillon de tissu si vous voulez savoir si c'est cancéreux, ou si vous voulez savoir si certains contaminants environnementaux nuisent aux cellules à l'intérieur du corps."
Jusqu'à présent, les techniques RMN traditionnelles n'ont pas été en mesure de fournir des profils à haute résolution d'organismes vivants en raison des distorsions magnétiques de l'échantillon lui-même. L'analogie que donne Simpson est que c'est comme être dans un hélicoptère au-dessus d'un stade tout en essayant de parler aux gens lors d'un concert en bas. Il est incroyablement difficile de communiquer à cause de la distorsion du bruit, mais si vous donnez aux deux un talkie-walkie, cela rend la communication beaucoup plus facile.
Simpson et son équipe ont réussi à surmonter le problème de distorsion magnétique en créant de minuscules canaux de communication basés sur ce qu'on appelle des interactions dipolaires à longue portée entre les molécules. En d'autres termes, alors qu'auparavant, seul un instantané d'un objet pouvait être donné, cette nouvelle technique peut offrir une composition chimique complète des molécules à l'intérieur de l'objet.
La technologie RMN est capable de générer un champ magnétique puissant, si puissant que les noyaux atomiques peuvent absorber et réémettre l'énergie selon des schémas distincts, révélant une signature moléculaire unique. Le travail de Simpson se concentre sur la RMN environnementale, mais il dit qu'il existe un grand potentiel médical pour cette nouvelle technique car elle peut également être utilisée dans des techniques d'imagerie médicale telles que l'imagerie par résonance magnétique (IRM).
"Cela pourrait avoir des implications pour le diagnostic de la maladie et une meilleure compréhension du fonctionnement des processus biologiques importants, " dit Simpson, l'ajout de la technique est facilement programmable et peut être traduit pour fonctionner sur les systèmes d'IRM modernes existants trouvés dans les hôpitaux.
Il pointe vers des molécules spécifiques appelées biomarqueurs du cancer qui sont uniques aux tissus malades. La nouvelle approche a le potentiel de détecter ces signatures sans recourir à la chirurgie et de déterminer si une croissance est cancéreuse ou bénigne directement à partir de l'IRM seule.
Il a également le potentiel de nous dire comment fonctionne le cerveau. Les méthodes d'IRM actuelles peuvent dire quelle partie du cerveau "s'allume" en réponse à des stimuli comme la peur ou le bonheur, mais ceux-ci indiquent simplement quelle partie du cerveau est responsable. La nouvelle technique peut potentiellement être utilisée pour regarder à l'intérieur de ces emplacements et révéler les produits chimiques à l'origine de la réponse.
"Cela pourrait marquer une étape importante dans la découverte de la biochimie du cerveau, " dit Simpson.
Une nouvelle technique de RMN développée à l'U de T Scarborough a le potentiel pour le diagnostic non invasif des maladies à l'aide de la technologie actuelle d'IRM. Crédit :Université de Toronto Scarborough
Simpson travaille à perfectionner la technique depuis plus de trois ans avec des collègues de Bruker BioSpin, une société d'instruments scientifiques spécialisée dans le développement de la technologie RMN. La technique est basée sur des concepts scientifiques inattendus qui ont été découverts en 1995, qui à l'époque étaient décrits comme impossibles et fous par de nombreux chercheurs.
La technique développée par Simpson et son équipe, dont la doctorante Ioana Fugariu, s'appuie sur ces premières découvertes et est publié dans la revue Angewandte Chemie . Le travail a été soutenu par Mark Krembil de la Fondation Krembil et le Conseil de recherches en génie des sciences naturelles du Canada (CRSNG).
Simpson dit que la prochaine étape de la recherche consiste à la tester sur des échantillons humains. Il ajoute que puisque la technique détecte tous les métabolites de manière égale, il existe également un potentiel de découverte non ciblée, C'est, trouver des pathologies ou des processus que vous ne recherchiez même pas en premier lieu.
"Comme vous pouvez voir des métabolites dans un échantillon que vous ne pouviez pas voir auparavant, vous pouvez maintenant identifier les molécules qui peuvent indiquer qu'il y a un problème, " il dit.
"Vous pouvez alors déterminer si vous avez besoin d'autres tests ou d'une intervention chirurgicale. Le potentiel de cette technique est donc vraiment excitant."
