Le mélanome est la forme la plus mortelle de cancer de la peau, avec plus de 232, 000 nouveaux cas et 55, 000 décès par an dans le monde. Les personnes à la peau claire ou aux cheveux roux sont souvent sujettes à des mélanomes difficiles à détecter, souvent causée par les propriétés des pigments de la peau appelés mélanines. Les personnes à la peau claire ont une concentration plus élevée de mélanine appelée phéomélanine dans leur peau, et une probabilité plus élevée correspondante de développer un mélanome, en particulier, un sous-type difficile à détecter connu sous le nom de mélanome amélanotique. A forte concentration, la phéomélanine est responsable de la rougeur orangée des cheveux, mais est essentiellement invisible dans la peau.

Tandis que l'eumélanine, le pigment brun-noir présent dans la plupart des mélanomes, peut être facilement vu, la phéomélanine de couleur claire est difficile à détecter; même avec les progrès de la microscopie moderne, comprendre la molécule de phéomélanine et son rôle dans le mélanome a échappé aux scientifiques.

Récemment, des chercheurs du Wellman Center for Photomedicine du Massachusetts General Hospital ont fait une percée pour repérer et étudier cette molécule insaisissable dans la peau. Sam Osseiran, un scientifique de l'équipe dirigée par le professeur de l'Université Harvard, Conor Evans, présenteront leurs résultats au congrès OSA Biophotonics :Optics in the Life Sciences, du 2 au 5 avril à San Diego, Californie, ETATS-UNIS.

Les recherches du groupe Evans sont centrées sur l'utilisation d'une technique d'imagerie à haute résolution appelée microscopie cohérente anti-Stokes Raman Scatterings (CARS), une variante de la spectroscopie Raman plus largement utilisée qui permet une imagerie chimiquement spécifique au moyen de la détection des vibrations moléculaires.

Evans, dont le groupe de recherche translationnelle est spécialisé en microscopie et spectroscopie pour la compréhension des affections cancéreuses et dermatologiques, dit que l'hypothèse courante concernant la localisation et l'imagerie de la phéomélanine est qu'"il n'y a vraiment aucun bon moyen de voir ce pigment principalement invisible lorsqu'il se produit dans la peau".

Mais le chef de la dermatologie du Massachusetts General, David Fisher, approché Evans et ils ont décidé de collaborer. L'équipe de recherche d'Evans a relevé le défi de l'imagerie de la phéomélanine. "Alors mon équipe a mis nos têtes ensemble, cherchant des moyens de le voir, ", a déclaré Evans.

Tandis qu'une autre technologie optique, appelée microscopie à absorption transitoire, offre des possibilités d'étude de la phéomélanine, cette méthode est complexe et ne se prête pas facilement à la pratique clinique.

"Nous avons commencé à parcourir la littérature Raman, " a déclaré Evans. " La spectroscopie Raman est une technique très mature qui vous permet de détecter des molécules par leurs vibrations chimiques uniques, qui sont eux-mêmes dérivés de la structure des molécules. La microscopie CARS est un outil Raman cohérent qui s'apparente à l'utilisation d'un diapason pour détecter spécifiquement les structures moléculaires."

Heureusement, La microscopie CARS s'est avérée efficace pour l'imagerie de la phéomélanine. "La phéomélanine a une structure chimique unique, il n'y a rien d'autre comme ça dans le corps, " dit Evans. " Alors, nous avons commencé à examiner la structure moléculaire et avons remarqué qu'il y avait une vibration moléculaire unique correspondante qui pourrait être utile pour imager le pigment avec la microscopie CARS. »

Evans attribue une grande partie du crédit à son équipe de recherche, Sam Osseiran et la chercheuse post-doctorale Tracy Wang, pour avoir ouvert la voie dans le développement et le perfectionnement de la méthode de microscopie CARS pour l'imagerie de la phéomélanine. En général, La microscopie CARS utilise deux lasers focalisés sur un échantillon dont la différence d'énergie est « réglée » sur des vibrations moléculaires spécifiques pour générer des informations d'imagerie à haute résolution.

"Le travail mené par Tracy était vraiment une application plutôt nouvelle de la microscopie CARS pour cibler cette biomolécule que personne d'autre n'a essayé de faire auparavant, " a déclaré Osseiran. " Nous avons ajusté notre système et tout aligné et réglé afin que nous puissions cibler spécifiquement ce pigment mélanique, phéomélanine."

Heureusement, tout en développant leur méthode d'imagerie CARS, le groupe a trouvé une méthode complémentaire qui pourrait être utilisée pour la détection simultanée de l'eumélanine appelée microscopie d'absorption de fréquence de somme (SFA). SFA utilise un schéma de modulation du signal qui peut détecter les deux espèces de mélanine. Cet outil d'imagerie supplémentaire est important, comme la plupart des humains produisent les deux espèces dans la peau, rendant la cartographie de la distribution et de la quantité des deux pigments importante.

"L'imagerie d'absorption à fréquence somme vous permet de visualiser où se trouvent tous les absorbeurs de mélanine dans les tissus, " a déclaré Evans. " Comme CARS et SFA peuvent être effectués en même temps, ces deux techniques peuvent être utilisées ensemble pour imager simultanément les deux pigments de mélanine."

Wang et Osseiran pensent que leur méthode CARS et SFA pourrait être très utile pour les futures recherches sur le mélanome et son traitement, ainsi que d'observer les changements qui se produisent avec les espèces de mélanine dans différents états. « Nous ajoutons un autre outil à notre ceinture utilitaire ici dans nos enquêtes sur le mélanome, " a déclaré Osseiran.

La motivation originale de l'étude, David Fisher, croit qu'un avantage très important du travail pourrait être son rôle potentiel dans le diagnostic du cancer.

« Cela peut offrir un tout nouvel outil pour le diagnostic précoce de certains des mélanomes les plus mortels, éventuellement à un stade où ils pourraient encore être guérissable, " dit Fisher. " Maintes et maintes fois, il est prouvé qu'un diagnostic précoce sauve des vies."