Parmi les nombreuses façons de traiter le cancer, la plus ancienne, et peut-être la plus éprouvée, est la chirurgie. Même avec l’avènement de la chimiothérapie, de la radiothérapie et de traitements plus expérimentaux comme les bactéries qui recherchent et détruisent les cellules cancéreuses, les cancers doivent souvent être éliminés du corps d’un patient.
Image de tissu cancéreux préparée avec la méthode de coloration traditionnelle à l’hématoxyline et à l’éosine (H&E). Crédit image : Caltech
Le but est de retirer tous les tissus cancéreux tout en préservant au maximum le matériel sain environnant. Mais comme il peut être difficile de tracer une ligne nette entre les tissus cancéreux et sains, les chirurgiens font souvent preuve de prudence et retirent les tissus sains pour s’assurer qu’ils ont retiré tous les tissus cancéreux.
Ceci est particulièrement problématique lorsqu’un patient souffre d’un cancer affectant les os ; les os présentent des défis uniques pendant la chirurgie en raison de leur dureté par rapport aux autres tissus et parce qu’ils repoussent beaucoup plus lentement que les autres types de tissus.
« Il est très difficile de faire pousser des os, donc si vous coupez de l’os, vous le perdez en gros », explique le professeur Bren de génie médical et de génie électrique. Lihong Wang.
Une nouvelle technologie d’imagerie diagnostique développée par des chercheurs de Caltech offre aux chirurgiens la possibilité de faire des coupes 10 fois plus précises, ce qui leur permet de préserver jusqu’à 1 000 fois plus de tissus sains et de faciliter la récupération des patients.
Les méthodes traditionnelles utilisées pour déterminer si un morceau d’os contient des cellules cancéreuses prennent du temps. Le morceau d’os est retiré et envoyé à un laboratoire où sa matrice de calcium dur est lentement dissoute, ne laissant que les cellules vivantes. Le matériau restant est ensuite tranché et imagé. Étant donné que le processus peut prendre entre un et sept jours, les chirurgiens ne peuvent pas s’y fier pendant la chirurgie pour déterminer la santé de l’os autour et à proximité d’une tumeur, et ils en retireront donc encore plus que nécessaire – et plus qu’ils ne le feraient dans des tissus plus mous qui peuvent être rapidement biopsiés.
Lihong Wang. 1 crédit
La nouvelle technologie d’imagerie, appelée microscopie photoacoustique ultraviolette à balayage de contour 3D en temps réel, ou UV-PAM, est destinée à remplacer la méthode traditionnelle d’identification des tissus osseux cancéreux. Parce que le processus ne prend que quelques minutes, il permet au chirurgien de différencier l’os sain de l’os cancéreux tandis que ils opèrent.
Comme les autres photoacoustique imagerie les technologies développé par Wang, l’UV-PAM fonctionne en utilisant la lumière laser pour faire vibrer les molécules des tissus vivants. Ces vibrations se produisent à des fréquences ultrasonores et peuvent être utilisées pour imager des tissus et des organes de la même manière que ces ultrasons sont utilisés pour imager un fœtus en développement.
L’UV-PAM utilise les longueurs d’onde ultraviolettes de la lumière laser réglées pour faire vibrer les molécules d’ADN et d’ARN. Parce que les cellules cancéreuses sont structurées différemment, plus denses et contiennent beaucoup plus d’ADN que les cellules saines, une zone de tissu cancéreux absorbera plus de lumière UV et fournira ainsi un signal ultrasonore plus fort que les tissus sains, permettant au chirurgien pour identifier clairement les zones osseuses qui doivent être enlevées.
« Nous pouvons fournir des résultats en 11 minutes, afin qu’ils sachent exactement où couper », explique Wang.
La technologie fournit aux médecins une image de l’os qu’ils ont numérisé et formatée pour ressembler aux images créées par les techniques de biopsie traditionnelles.
« Nous ne faisons que présenter des images aux pathologistes », explique Wang. « Ils utilisent la même reconnaissance de formes dans leur propre cerveau pour déterminer ce qui est cancéreux et ce qui est sain. C’est leur formation.
À l’heure actuelle, la technologie n’est démontrée qu’en laboratoire. Wang dit qu’il espère l’amener dans le monde réel où il pourra être utilisé sur des patients, mais il prévoit d’abord d’apporter quelques améliorations.
« Nous aimerions lui donner une résolution spatiale encore plus fine et une plus grande vitesse d’imagerie afin que nous puissions même voir plus rapidement certains détails dans le noyau cellulaire », dit-il. « Peut-on aller au-delà de la pathologie standard ? Nous y travaillons. »
Écrit par Emily Velasco
La source: Caltech
