Le cancer de l'ovaire n'est généralement diagnostiqué qu'après avoir atteint un stade avancé, avec de nombreuses tumeurs réparties dans tout l'abdomen. La plupart des patients subissent une intervention chirurgicale pour enlever autant de ces tumeurs que possible, mais parce que certains sont si petits et répandus, il est difficile de tous les éradiquer.

Chercheurs du MIT, travailler avec des chirurgiens et des oncologues du Massachusetts General Hospital (MGH), ont maintenant développé un moyen d'améliorer la précision de cette chirurgie, appelé dégroupage. À l'aide d'un nouveau système d'imagerie par fluorescence, ils ont pu trouver et retirer des tumeurs aussi petites que 0,3 millimètre, plus petites qu'une graine de pavot, lors d'une intervention chirurgicale chez la souris. Les souris qui ont subi ce type de chirurgie guidée par l'image ont survécu 40 % plus longtemps que celles dont les tumeurs ont été retirées sans le système guidé.

"Ce qui est bien avec ce système, c'est qu'il permet d'avoir des informations en temps réel sur la taille, profondeur, et la distribution des tumeurs, " dit Angela Belcher, le professeur James Mason Crafts de génie biologique et de science des matériaux au MIT, membre du Koch Institute for Integrative Cancer Research, et le chef récemment nommé du département de génie biologique du MIT.

Les chercheurs demandent maintenant l'approbation de la FDA pour un essai clinique de phase 1 visant à tester le système d'imagerie chez des patients humains. À l'avenir, ils espèrent adapter le système de suivi des patients à risque de récidive tumorale, et éventuellement pour le diagnostic précoce du cancer de l'ovaire, qui est plus facile à traiter s'il est attrapé plus tôt.

Belcher et Michael Birrer, anciennement directeur de l'oncologie gynécologique médicale à l'HGM et maintenant directeur du O'Neal Comprehensive Cancer Center de l'Université d'Alabama à Birmingham, sont les auteurs principaux de l'étude, publié en ligne dans la revue ACS Nano cette semaine.

Neelkanth Bardhan, un Mazumdar-Shaw International Oncology Fellow à l'Institut Koch, et Lorenzo Ceppi, chercheur à l'HGM, sont les principaux auteurs de l'article. Parmi les autres auteurs, citons YoungJeong Na, chercheur à l'HGM, Andrew Siegel et Nandini Rajan, membres du personnel technique du MIT Lincoln Laboratory, Robert Fruscio de l'Université de Milan-Bicocca, et Marcela del Carmen, un oncologue gynécologique à l'HGM et médecin-chef de la Massachusetts General Physicians Organization.

Tumeurs rougeoyantes

Parce qu'il n'y a pas de bon moyen de détecter le cancer de l'ovaire à un stade précoce, c'est l'un des types de cancer les plus difficiles à traiter. Sur 250, 000 nouveaux cas diagnostiqués chaque année dans le monde, 75 pour cent sont à un stade avancé. Aux Etats-Unis, le taux de survie combiné à cinq ans pour tous les stades du cancer de l'ovaire est de 47 %, seulement une légère amélioration par rapport à 38 % il y a trois décennies, malgré l'avènement des médicaments chimiothérapeutiques tels que le cisplatine, approuvé par la FDA en 1978 pour le traitement du cancer de l'ovaire. En revanche, le taux de survie combiné à cinq ans pour tous les stades du cancer du sein s'est régulièrement amélioré, d'environ 75 pour cent dans les années 1970 à plus de 90 pour cent aujourd'hui.

"Nous avons désespérément besoin de meilleures thérapies initiales, y compris la chirurgie, pour ces patientes (cancer de l'ovaire), " dit Birrer.

Belcher et Birrer ont uni leurs forces pour travailler sur ce problème à travers le Bridge Project, une collaboration entre le Koch Institute et le Dana-Farber/Harvard Cancer Center. Le laboratoire de Belcher a développé un nouveau type d'imagerie médicale basé sur la lumière dans le spectre proche infrarouge (NIR). Dans un article publié en mars, elle a signalé que ce système d'imagerie pouvait atteindre une combinaison sans précédent de résolution et de profondeur de pénétration dans les tissus vivants.

Dans la nouvelle étude, Éructeur, Birrer, et leurs collègues ont travaillé avec des chercheurs du MIT Lincoln Laboratory pour adapter l'imagerie NIR afin d'aider les chirurgiens à localiser les tumeurs pendant la chirurgie du cancer de l'ovaire, en fournissant en continu, imagerie en temps réel de l'abdomen, avec des tumeurs mises en évidence par fluorescence. Des analyses antérieures ont montré que les taux de survie sont fortement inversement corrélés à la quantité de masse tumorale résiduelle laissée chez le patient lors de la chirurgie de réduction de volume, mais de nombreuses tumeurs ovariennes sont si petites ou si cachées que les chirurgiens ne peuvent pas les trouver.

Pour rendre les tumeurs visibles, les chercheurs ont conçu des sondes chimiques utilisant des nanotubes de carbone à paroi unique qui émettent une lumière fluorescente lorsqu'ils sont illuminés par un laser. Ils ont recouvert ces nanotubes d'un peptide qui se lie à SPARC, une protéine qui est surexprimée par les cellules cancéreuses de l'ovaire hautement invasives. Cette sonde se lie aux tumeurs et les rend fluorescentes aux longueurs d'onde NIR, permettant aux chirurgiens de les trouver plus facilement grâce à l'imagerie par fluorescence.

Les chercheurs ont testé le système guidé par image chez des souris ayant des tumeurs ovariennes implantées dans une région de la cavité abdominale connue sous le nom d'espace intrapéritonéal, et a montré que les chirurgiens étaient capables de localiser et d'enlever des tumeurs aussi petites que 0,3 millimètre. Dix jours après la chirurgie, ces souris n'avaient pas de tumeurs détectables, tandis que les souris qui avaient subi le traditionnel, chirurgie non guidée par l'image, avait de nombreuses tumeurs résiduelles manquées par le chirurgien.

Trois semaines après la chirurgie, de nombreuses tumeurs avaient repoussé chez les souris ayant subi une chirurgie guidée par l'image, mais ces souris avaient toujours un taux de survie médian supérieur de 40 % à celui des souris ayant subi une chirurgie traditionnelle.

Aucun autre système d'imagerie ne serait capable de localiser des tumeurs aussi petites lors d'une intervention chirurgicale, disent les chercheurs.

"Vous ne pouvez pas avoir un patient dans un appareil de tomodensitométrie ou un appareil d'IRM et demander au chirurgien d'effectuer cette intervention chirurgicale de réduction en même temps, et vous ne pouvez pas exposer le patient aux rayons X pendant plusieurs heures de la longue chirurgie. Ce système d'imagerie basé sur l'optique nous permet de le faire en toute sécurité, " dit Bardhan.

Alexandre Santin, professeur d'obstétrique et de gynécologie et chef de programme de recherche clinique à la faculté de médecine de l'Université de Yale, a qualifié les résultats d'« intrigants ».

"Ces données soutiennent l'utilisation potentielle de ce nouveau système d'imagerie dans le cadre peropératoire pour la détection optique du tissu malin résiduel au moment de la stadification chirurgicale, et/ou chirurgie cytoréductrice chez les patientes atteintes d'un cancer de l'ovaire, " dit Santin, qui n'a pas participé à l'étude.

Suivi des patients

Pour la plupart des patientes atteintes d'un cancer de l'ovaire, la chirurgie de réduction tumorale est suivie d'une chimiothérapie, les chercheurs prévoient donc maintenant de faire une autre étude où ils traitent les souris par chimiothérapie après une chirurgie guidée par l'image, dans l'espoir d'empêcher la propagation des minuscules tumeurs restantes.

"Nous savons que la quantité de tumeur enlevée au moment de la chirurgie pour les patientes atteintes d'un cancer de l'ovaire à un stade avancé est directement corrélée à leur résultat, " dit Birrer. " Cet appareil d'imagerie va désormais permettre au chirurgien d'aller au-delà des limites de la résection des tumeurs visibles à l'œil nu, et devrait inaugurer une nouvelle ère de chirurgie de réduction efficace."

Maintenant qu'ils ont démontré que ce concept peut être appliqué avec succès à l'imagerie pendant la chirurgie, les chercheurs espèrent commencer à adapter le système pour une utilisation chez les patients humains.

"En principe, c'est tout à fait faisable, " dit Siegel. " C'est purement la mécanique et le financement à ce stade, parce que cette expérience sur la souris sert de preuve de principe et a peut-être été plus difficile que de construire un système à l'échelle humaine."

Les chercheurs espèrent également déployer ce type d'imagerie pour le suivi des patients après chirurgie, et éventuellement de le développer comme outil de diagnostic pour le dépistage des femmes à haut risque de développer un cancer de l'ovaire.

« Un objectif majeur pour nous en ce moment est de développer la technologie pour pouvoir diagnostiquer le cancer de l'ovaire à un stade précoce, au stade 1 ou au stade 2, avant que la maladie ne se propage, " dit Belcher. " Cela pourrait avoir un impact énorme sur les taux de survie, car la survie est liée au stade de détection."

Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un site populaire qui couvre l'actualité de la recherche du MIT, innovation et enseignement.