Une méthode innovante pour détecter des cellules cancéreuses dans le sang

Publié par Isabelle le 13/01/2020 à 14:00
Source: © Union européenne, [2020] / CORDIS
Les méthodes actuelles d'identification de types spécifiques de cellules dans le sang nécessitent des techniques laborieuses de marquage de biomarqueurs. Un projet financé par l'UE a permis de mettre au point un système innovant sans marqueurs, basé sur des signaux électriques, pour la détection de cellules tumorales rares.


© Sertan Sukas

Les rares cellules qui proviennent des tumeurs peuvent voyager dans la circulation (La circulation routière (anglicisme: trafic routier) est le déplacement de véhicules automobiles sur une route.) sanguine et parfois se propager à d'autres organes du corps. Mais en raison de la rareté des cellules tumorales circulantes (CTC), les détecter revient à chercher une aiguille dans une botte de foin.

"Seules quelques cellules dans 1 ml de sang (Le sang est un tissu conjonctif liquide formé de populations cellulaires libres, dont le plasma est la substance fondamentale et est présent chez la...) sont des CTC alors qu'il y a des millions, voire des milliards d'autres cellules, y compris des globules blancs et des globules rouges", explique Wim de Malsche, coordinateur du projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et...) pureCTC, professeur au département de génie chimique de la Vrije Universiteit Brussel (VUB), en Belgique. "Il n'est pas si simple de détecter tous les types de cancer (Le cancer est une maladie caractérisée par une prolifération cellulaire anormalement importante au sein d'un tissu normal de l'organisme, de telle...)."

Les systèmes existants pour la détection des types de cellules spécifiques impliquent tous un marquage préalable des biomarqueurs. Mais avec les grandes variations des CTC, il serait fastidieux et complexe à utiliser.

Afin de contourner les marqueurs et de produire une méthode générique permettant de détecter les CTC de nombreux types de cancers différents, le projet a mis au point (Graphie) une plateforme microfluidique (La microfluidique est la science et la technologie des systèmes manipulant des fluides et dont au moins l'une des dimensions caractéristiques est de l'ordre du micromètre.) pour le criblage à haut débit (Le terme de haut débit (ou large bande par traduction littérale de l'expression anglosaxonne broadband) fait référence à des capacités d'accès à internet...) afin d'identifier et d'isoler les CTC au niveau unicellulaire à l'aide de méthodes électrochimiques.

Système sans marqueurs

Les différentes cellules cancéreuses ont des propriétés électriques différentes qui peuvent être détectées par des signaux électriques. Une technique connue sous le nom de spectroscopie d'impédance (Le terme Impédance est utilisé dans plusieurs domaines:) électrochimique a été utilisée pour identifier les CTC. "Lorsque ces cellules circulent, on applique un signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe sous forme d'objets ayant des formes particulières. Les signaux lumineux sont employés depuis la nuit des temps par...) électrique oscillant et l'on obtient un résultat à partir de celle-ci. Sur la base de cette signature, on peut distinguer les cellules cancéreuses des globules blancs et des globules rouges", explique M. de Malsche.

"Nous avons développé une plateforme qui consiste en deux dispositifs couplés", dit Sertan Sukas, actuellement chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la recherche. Il est difficile de bien cerner le métier de chercheur tant les domaines de recherche sont...) postdoctoral au département d'ingénierie (L'ingénierie désigne l'ensemble des fonctions allant de la conception et des études à la responsabilité de la construction et au contrôle des...) biomédicale de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux États-Unis,...) de technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) d'Eindhoven, aux Pays-Bas. Il a reçu une subvention (Une subvention est une aide financière, c’est-à-dire une somme d’argent, qui est allouée par une institution publique ou privée à une personne ou une organisation privée ou publique dans le cadre d'un...) du programme Marie Skłodowska-Curie pour deux ans afin de mettre en place un laboratoire interdisciplinaire (Un travail interdisciplinaire intègre des concepts provenant de différentes disciplines.) spécial à la VUB pour le projet.

"Le premier élément consiste à faire entrer l'échantillon (De manière générale, un échantillon est une petite quantité d'une matière, d'information, ou d'une solution. Le mot est utilisé dans différents domaines :) de sang et à le préenrichir, en utilisant la lévitation (La lévitation est le fait, pour un être ou un objet, de se déplacer ou de rester en suspension au-dessus du sol, sous l'effet d'une force plus forte que la gravitation, sans contact physique solides.) acoustique (L’acoustique est une branche de la physique dont l’objet est l’étude des sons et des ondes mécaniques. Elle fait appel aux phénomènes ondulatoires et...) ou l'acoustophorèse; le deuxième élément est le détecteur (Un détecteur est un dispositif technique (instrument, substance, matière) qui change d'état en présence de l'élément ou de la situation pour lequel il a...) qui se compose d'électrodes intégrées pour la détection de l'impédance", explique M. Sukas.

L'acoustophorèse utilise les ondes (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter de matière.) sonores pour déplacer les particules. Les cellules individuelles peuvent ensuite être acheminées à travers les électrodes du détecteur pour identifier les propriétés électriques cellule par cellule.

Phase initiale

Les expériences étaient basées sur le sang de personnes en bonne santé (La santé est un état de complet bien-être physique, mental et social, et ne consiste pas seulement en une absence de maladie ou d'infirmité.) mélangé à des cellules cancéreuses. "À l'échelle du laboratoire, nous avons obtenu une validation de principe", indique M. Sukas.

"Nous n'en sommes qu'à la phase initiale et nous n'avons travaillé qu'avec des lignées de cellules cancéreuses pour l'instant (L'instant désigne le plus petit élément constitutif du temps. L'instant n'est pas intervalle de temps. Il ne peut donc être considéré comme une durée.). Mais par la suite, les propriétés électriques peuvent être adaptées aux propriétés des cellules", explique M. Sukas. "Nous n'avons pas encore pu travailler avec des échantillons de patients provenant d'hôpitaux, nous devons donc passer (Le genre Passer a été créé par le zoologiste français Mathurin Jacques Brisson (1723-1806) en 1760.) à l'étape suivante pour le montrer cliniquement."

"Nous allons essayer d'identifier quelques types de cancer et de créer une bibliothèque. Mais nous n'avons pas encore ces données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) — pour cela, il faut d'abord un capteur (Un capteur est un dispositif transformant l'état d'une grandeur physique observée en une grandeur utilisable exemple : une tension électrique, une hauteur de mercure, une intensité, la déviation d'une aiguille....) optimisé et nous y travaillons encore."

Comme l'indique M. Sukas: "Finalement, nous avons développé un système de détection (Un système de détection est un système permettant à l'utilisateur d'observer un événement automatiquement par le biais d'un appareil électronique ou mécanique. On peut distinguer plusieurs types de systèmes de détection, qui...) électrique sensible qui montre le potentiel de discrimination des cellules tumorales CTC par rapport au reste des cellules sanguines et pouvant également être utilisé comme analyseur hématologique, généralement pour apporter des informations sur le contenu des globules blancs."

"L'utilisation d'un système sans marqueurs permet de faire des analyses plus poussées", ajoute M. Sukas, soulignant qu'il est plus sensible qu'un système typique de marquage des biomarqueurs.

Une demande de brevet est en attente pour le dispositif.
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