Des chercheurs de l'EPFL ont utilisé l'imagerie électrochimique pour faire un pas en avant dans la cartographie de la distribution des biomolécules dans les tissus. Cette technologie, qui utilise uniquement des marqueurs endogènes – plutôt que des agents de contraste – pourrait être une alternative aux techniques actuelles d'imagerie cellulaire.

Dans le domaine de la théranostique – un portemanteau des mots « thérapie » et « diagnostic » – les chercheurs utilisent des informations spatiales sur les cellules cancéreuses dans le corps pour proposer des thérapies ciblées. Mais cette approche nécessite des marqueurs fluorescents. Imagerie électrochimique, qui utilise uniquement les marqueurs électrochimiques naturels – ou endogènes – du tissu, pourrait également fournir aux médecins ce dont ils ont besoin pour poser des diagnostics et prescrire des thérapies. Dans une percée récente, chercheurs de l'EPFL, travailler avec Linkou Chang Gung Memorial Hospital à Taiwan, utilisé une technique appelée microscopie électrochimique à balayage pour produire des images de l'hémoglobine dans le cœur d'une souris.

Afin de cartographier la distribution des biomarqueurs et des nanomatériaux dans les tissus animaux et humains, les chercheurs de l'EPFL ont utilisé un scanner équipé de sondes électrochimiques. Cet appareil, qui a été développé par Andreas Lesch et Tzu-En Lin au Laboratoire d'électrochimie physique et analytique sur le campus Valais Wallis de l'EPFL à Sion, a huit microélectrodes flexibles qui sont alignées côte à côte. L'appareil scanne les tissus immergés dans une solution électrolytique afin de mesurer la réponse électrochimique. Certains types de molécules et de nanomatériaux qui se sont accumulés dans les tissus échangent des électrons avec le médiateur électrochimique de la solution, et les courants électriques résultants sont utilisés par les chercheurs pour reconstruire l'image. L'imagerie électrochimique peut également surveiller l'état redox des cellules cancéreuses, ce qui est assez différent de celui des cellules normales. Il peut donc révéler s'il existe un grand nombre de cellules cancéreuses et où elles se situent.

Utiliser des peaux de banane pour étudier les stades du mélanome

Les chercheurs ont commencé par étudier les biomarqueurs typiques du mélanome, que l'on retrouve également dans les taches noires des bananes trop mûres. Profitant de cette similitude, ils ont pu travailler sur le fruit pour développer une technique d'imagerie capable de mesurer la tyrosinase dans la peau humaine et de cartographier sa distribution. Un pas en avant important a également été fait dans l'application de la technique d'imagerie à des tissus épais - comme une biopsie de peau humaine - en plus de sections transversales minces de cellules.

"Nous sommes parfaitement capables d'utiliser l'électrochimie pour tuer les cellules cancéreuses sur des lames de microscope et dans des boîtes de Pétri, mais le faire dans un tissu épais est une autre histoire, " dit Hubert Girault, qui dirige le Laboratoire d'électrochimie physique et analytique. En effet, Le professeur Girault espère qu'il sera un jour possible d'utiliser la microscopie électrochimique pendant la chirurgie. Il imagine un appareil avec des microélectrodes interconnectées capable de produire une image qui testera les tumeurs, puis de détruire électrochimiquement toutes les cellules cancéreuses trouvées en appliquant une rafale de tension :« Environ deux volts, ce n'est pas beaucoup, mais c'est suffisant pour générer des radicaux d'oxygène et éliminer les cellules cancéreuses, " dit Girault. Les résultats des chercheurs viennent d'être publiés dans Angewandte Chemie Édition Internationale .