Un appareil utilise des ondes sonores pour détecter la rigidité d'une matrice extracellulaire, un réseau structurel qui contient des cellules. Des changements dans la rigidité de cette structure peuvent indiquer la propagation de la maladie. Crédit :Purdue University photo/Kayla Wiles
De la même manière qu'une serrure crochetée révèle que quelqu'un s'est introduit par effraction dans un bâtiment, le durcissement d'une structure entourant les cellules du corps humain peut indiquer que le cancer envahit d'autres tissus.
Suivi des évolutions de cette structure, appelée matrice extracellulaire, donnerait aux chercheurs une autre façon d'étudier la progression de la maladie. Mais détecter les modifications de la matrice extracellulaire est difficile à faire sans l'endommager.
Les ingénieurs de l'Université Purdue ont construit un appareil qui permettrait aux spécialistes de la maladie de charger un échantillon de matrice extracellulaire sur une plate-forme et de détecter sa rigidité à travers des ondes sonores. Le dispositif est décrit dans une étude publiée dans la revue Laboratoire sur puce et démontré dans une vidéo YouTube sur youtu.be/hPvY0Sj0vxY.
"C'est le même concept que de vérifier les dommages dans une aile d'avion. Il y a une onde sonore qui se propage à travers le matériau et un récepteur de l'autre côté. La façon dont l'onde se propage peut indiquer s'il y a des dommages ou des défauts sans affecter le matériau lui-même, " dit Rahim Rahimi, un professeur assistant Purdue en génie des matériaux, dont le laboratoire développe des matériaux innovants et des dispositifs biomédicaux pour relever les défis des soins de santé.
Chaque tissu et organe a sa propre matrice extracellulaire unique, un peu comme la façon dont les bâtiments d'une rue varient en structure en fonction de leur objectif. La matrice extracellulaire est également livrée avec des « lignes fixes, " ou des indices structurels et chimiques, qui prennent en charge la communication entre les cellules individuelles logées dans la matrice.
Les chercheurs ont essayé des étirements, comprimer ou appliquer des produits chimiques sur des échantillons de la matrice extracellulaire pour mesurer cet environnement. Mais ces méthodes sont également susceptibles d'endommager la matrice extracellulaire.
L'équipe de Rahimi a développé un moyen non destructif d'étudier comment la matrice extracellulaire réagit à la maladie, substances toxiques ou médicaments thérapeutiques. Les premiers travaux de cette étude ont été réalisés en collaboration avec le laboratoire de Sophie Lelièvre, professeur de pharmacologie du cancer à Purdue, pour identifier comment les facteurs de risque affectent la matrice extracellulaire et augmentent le risque de développer un cancer du sein.
L'appareil est un "laboratoire sur puce" connecté à un émetteur et un récepteur. Après avoir versé la matrice extracellulaire et les cellules qu'elle contient sur la plateforme, l'émetteur génère une onde ultrasonore qui se propage à travers le matériau puis déclenche le récepteur. La sortie est un signal électrique indiquant la rigidité de la matrice extracellulaire.
Les chercheurs ont d'abord démontré le dispositif en tant que preuve de concept avec des cellules cancéreuses contenues dans l'hydrogel, qui est un matériau avec une consistance similaire à une matrice extracellulaire. L'équipe étudie maintenant l'efficacité du dispositif sur les matrices extracellulaires de collagène.
L'appareil pourrait facilement être mis à l'échelle pour exécuter de nombreux échantillons à la fois, Rahimi a dit, comme dans un tableau. Cela permettrait aux chercheurs d'examiner simultanément plusieurs aspects différents d'une maladie.
