Cartographie de la rigidité des modèles tumoraux. Le rouge foncé indique les zones les plus rigides, vers l'intérieur de la tumeur. Le bord est moins rigide (jaune-vert). Crédit :Thomas Dehoux/ILM/CNRS
Une équipe de physiciens de l'Institut Lumière Matière (CNRS/Université Claude Bernard Lyon 1), en collaboration avec le Centre de Recherche contre le Cancer de Lyon (CNRS/INSERM/Université Claude Bernard Lyon 1/Centre Léon Bérard/Hospices civils de Lyon), a démontré le potentiel d'une technique d'imagerie basée uniquement sur les propriétés physiques des tumeurs. Il peut différencier les populations de cellules malignes et surveiller l'efficacité d'un traitement anticancéreux. Ces résultats, Publié dans Lettres d'examen physique le 8 janvier, 2019, devrait aider à la conception de nouvelles molécules thérapeutiques et à la personnalisation des traitements.
Malgré une bonne compréhension de la biologie du cancer, 90 pour cent des médicaments expérimentaux échouent lors des essais cliniques. Les chercheurs soupçonnent également que les propriétés mécaniques des tumeurs influencent la progression de la maladie et l'efficacité du traitement. Bien que nous puissions évaluer l'élasticité tumorale globalement, il est plus difficile de mesurer la rigidité locale en profondeur et de voir si le noyau de la tumeur résiste à la pénétration des liquides thérapeutiques. Pour sonder ces propriétés physiques, les chercheurs ont utilisé une technique d'imagerie sans contact qui ne nécessite pas l'utilisation d'agents de contraste, et ne perturbe donc pas la fonction tissulaire, exploiter les vibrations naturelles infinitésimales de la matière.
Pour récapituler le comportement des tumeurs colorectales in vitro, les chercheurs ont créé des organoïdes, sphères de diamètre 0,3 mm formées par l'agrégation de cellules tumorales. Ils ont concentré un faisceau laser rouge sur ces objets. Les vibrations infinitésimales de l'échantillon, généré par agitation thermique, modifier très légèrement la couleur du faisceau lumineux qui sort de l'échantillon. En analysant cette lumière, une carte des propriétés mécaniques des tumeurs modèles est créée. Plus la zone balayée par le laser est rigide, plus les vibrations sont rapides, et, d'une manière comparable à l'effet Doppler, plus le changement de couleur est important.
Une plaque multipuits où chaque puits contient du tissu tumoral est placée sur un microscope inversé maintenu à 37°C. Un faisceau laser est focalisé sur une zone de la tumeur, puis déplacé pour réaliser une cartographie. La lumière diffusée est collectée par la lentille du microscope et analysée dans un interféromètre pour détecter les variations de longueur d'onde (en d'autres termes, variantes de « couleur »). Crédit :Jérémie Margueritat/ILM/CNRS
A partir d'organoïdes composés de deux lignées cellulaires avec des malignités différentes, les chercheurs ont montré qu'ils pouvaient distinguer les deux types cellulaires à partir de leurs propriétés mécaniques. Ces informations sont cruciales car elles peuvent permettre d'affiner le diagnostic à partir de l'analyse de la biopsie et offrir une meilleure évaluation du grade tumoral. Les variations locales des propriétés mécaniques après un traitement médicamenteux ont également été suivies grâce à cette technique :le centre de la tumeur reste rigide plus longtemps que le bord, démontrant le gradient d'efficacité du traitement. Ainsi, la mesure locale des propriétés mécaniques pourrait confirmer la destruction totale de la tumeur et aider à choisir une dose et une durée de traitement aussi faibles que possible.
Cette approche permet d'explorer l'impact des propriétés mécaniques sur la réponse thérapeutique. Elle devrait conduire à des modèles tumoraux in vitro plus prédictifs pour tester de nouvelles molécules thérapeutiques et pour des thérapies combinées, qui agissent par exemple sur la rigidité des tissus pour accélérer la pénétration des molécules actives au centre de la tumeur. Il pourrait également fournir de nouveaux indicateurs pour guider les cliniciens dans la personnalisation des thérapies.
