Un scalpel "intelligent" contre le cancer
Publié par Isabelle le 20/04/2015 à 00:00
Source: Europa
Le cancer est l'une des maladies les plus problématiques pour la médecine. Rien qu'au Royaume-Uni, on compte chaque année 300000 nouveaux cas, conduisant à près de 2 millions d'opérations chirurgicales par an. Grâce à un financement du CER, le Dr Zoltán Takáts de l'Imperial College London a mis au point un scalpel (Un scalpel est un couteau très pointu utilisé dans divers métiers artisanaux.) 'intelligent' capable de 'sentir' les tissus qu'il découpe, révolutionnant ainsi le traitement du cancer (Le cancer est une maladie caractérisée par une prolifération cellulaire anormalement importante au sein d'un tissu normal de l'organisme, de telle manière que la survie de ce dernier...), l'analyse des aliments et des médicaments, ou encore la recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique désigne également...) dans le 'microbiome' humain.

Dénommé "iKnife" par les chercheurs, l'instrument utilise un spectromètre (Un spectromètre est un appareil de mesure permettant d'étudier de décomposer une quantité observée — un faisceau lumineux en spectroscopie, ou bien un mélange de molécules par exemple en...) de masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps à la force de gravitation (la masse...) pour analyser la "fumée (La fumée, parfois appelée boucane en Amérique du Nord, est un nuage de particules solides émis par un feu ou un échauffement...)" produite par un scalpel qui fonctionne à l'aide d'un courant électrique (Un courant électrique est un déplacement d'ensemble de porteurs de charge électrique, généralement des électrons, au sein d'un matériau...) à haute fréquence (En physique, la fréquence désigne en général la mesure du nombre de fois qu'un phénomène périodique se reproduit par unité de temps. Ainsi lorsqu'on emploie le mot fréquence sans précision, on...). Le chirurgien reçoit alors en temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) réel des informations sur la nature cancéreuse ou non des tissus qu'il incise.

Le projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration d’une grande...) du Dr Takáts, "DESI – JEDI (Les Jedi sont des personnages de fiction de la saga Star Wars. Ce sont des philosophes-guerriers œuvrant pour le maintien de la paix imaginés par George Lucas. Ils sont dotés...)", a déjà signalé dans la revue Science of Translational Médecine (La médecine (du latin medicus, « qui guérit ») est la science et la pratique (l'art) étudiant l'organisation du corps humain (anatomie), son fonctionnement normal (physiologie), et cherchant...) la réussite d'un test, soulevant un grand intérêt dans la presse. Durant cette étude, le projet a bâti une base de données (En informatique, une base de données (Abr. : « BD » ou « BDD ») est un lot d'informations stockées dans un dispositif informatique. Les...) des signatures de différents cancers (cerveau, seins, poumons et côlon) à partir de prélèvements effectués sur plus de 300 patients. Le scalpel iKnife a ensuite été utilisé lors de 80 opérations, obtenant à chaque fois des résultats en temps réel correspondant à l'analyse classique des tissus réalisée après l'intervention.

"Lorsque nous avons fait la première proposition en 2007, nous n'espérions pas que le projet irait aussi loin", déclare le Dr Takáts. "Mais dans les six semaines après la publication de notre article, nous avons effectué nos expériences cliniques et démontré que la technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) était prête à l'emploi. Nous sommes donc maintenant tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) près de commencer les essais cliniques officiels, dans l'optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement électromagnétique et de ses relations avec la vision.) des approbations réglementaires."

Une révolution de toute beauté


Les spectromètres de masse mesurent le rapport masse/charge des particules ionisées (dotées d'une charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement transporté par un moyen de transport donné, et qui donne lieu à un paiement ou un...) électrique) en les faisant traverser des champs électriques ou magnétiques. Ils servent (Servent est la contraction du mot serveur et client.) à analyser la composition chimique et la structure d'échantillons.

L'idée révolutionnaire du Dr Takáts vient de ce qu'il a réalisé que les nouvelles techniques chirurgicales (par ultrasons, lasers ou électricité) produisaient des particules chargées à partir des tissus tranchés, représentant une entrée idéale pour un spectromètre de masse. Son premier test expérimental, très simple, avec du foie (Le foie est un organe abdominal impair et asymétrique, logé chez l'homme dans l'hypocondre droit, la loge sous-phrénique droite, la partie supérieure du creux épigastrique puis atteint...) de porc (Le porc (du latin porcus) qui se dit aussi cochon domestique (Sus scrofa domesticus) ou cochon des villes est un mammifère domestique omnivore de la famille des...) et des instruments chirurgicaux du commerce, avait remarquablement bien fonctionné et obtenu des résultats meilleurs qu'espérés.

"Avec un outil (Un outil est un objet finalisé utilisé par un être vivant dans le but d'augmenter son efficacité naturelle dans l'action. Cette augmentation se traduit par la...) aussi fantastique, nous avons immédiatement pensé aux utilisations. Nous avons cherché dans quels cas un spectromètre de masse pouvait changer les choses."

Jusqu'ici, le chirurgien devait faire une biopsie (Une biopsie correspond au prélèvement d'un échantillon de tissus de l'organisme dans le but de réaliser un examen microscopique.) (prélever un morceau des tissus) puis la faire analyser par un laboratoire d'histopathologie (ce qui demande au moins 40 minutes) avant de savoir s'il lui fallait continuer l'opération. Au contraire, le iKnife se contente de pomper un peu d'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air avec...) pour aspirer des particules depuis l'organe (Un organe est un ensemble de tissus concourant à la réalisation d'une fonction physiologique. Certains organes assurent simultanément plusieurs fonctions, mais dans ce cas, une fonction est...) opéré et les envoyer au spectromètre de masse, et le système informe immédiatement le chirurgien s'il doit ou non continuer à enlever des tissus pour éliminer toutes les cellules tumorales ou enflammées. Le fait de laisser le maximum de tissus intacts améliore les résultats de l'opération et la qualité de vie (La qualité de vie d’une population est un enjeu majeur en sciences économiques et en science politique. On utilise les notions proches d’utilité et de...) des patients.

De la science à la chirurgie


"Nous passons maintenant aux essais cliniques officiels", ajoute le Dr Takáts. "Nous espérons voir commencer en début d'année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié à la révolution de la Terre autour du Soleil.) les tests de chirurgie cérébrale."

La concrétisation du projet n'était pas une mince affaire, car il fallait finaliser les trois éléments de l'instrument avant de commencer les essais cliniques: l'électro-scalpel, la base de 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...) d'identification et de diagnostic (Le diagnostic (du grec δι?γνωση, diágnosi, à partir de δια-, dia-, „par, à travers, séparation, distinction“ et γν?ση, gnósi,...), et le spectromètre de masse personnalisé pour le site opératoire. En effet, la conception de l'appareil ne peut pas être modifiée après son approbation.

"La 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...) de preuve de concept apportée par le CER a été d'une importance critique", souligne le Dr Takáts. "La subvention de démarrage nous a permis de mettre en place le groupe de recherche et d'effectuer les travaux scientifiques, mais nous avions réellement besoin (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est souvent fait un classement des besoins humains en trois grandes catégories : les besoins primaires, les besoins secondaires et...) du financement de preuve de concept afin d'aborder les questions réglementaires, gérer la propriété intellectuelle et lancer une entreprise pour commercialiser l'instrument."

Le iKnife a été conçu pour l'électro-chirurgie car c'est la méthode préférée des spécialistes du cancer, mais il peut être adapté à la chirurgie par laser (Un laser est un appareil émettant de la lumière (rayonnement électromagnétique) amplifiée par émission stimulée. Le terme laser provient de l'acronyme...) ou par jet d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.). Il pourrait aussi servir à analyser des muqueuses ou les systèmes respiratoire, urogénital et gastro-intestinal.

Son intérêt en matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état gazeux. La matière...) d'analyse de substances et de tissus a conduit l'équipe à engager des discussions avec le secteur alimentaire et les organismes de lutte contre le crime. Il pourrait aussi être très intéressant pour les microbiologistes, en accélérant la création de bases de données des peuplements microbiens hébergés par notre corps.

"Les millions de bactéries (Les bactéries (Bacteria) sont des organismes vivants unicellulaires procaryotes, caractérisées par une absence de noyau et d'organites. La plupart des bactéries possèdent une...) qui vivent dans et sur nous pourraient être associées à des cancers ou à des maladies comme le diabète (Le diabète présente plusieurs formes, qui ont toutes en commun des urines abondantes (polyurie). Le mot « diabète » vient du grec ancien dia-baïno,...)", suggère le Dr Takáts. "Le fait de les identifier pourrait faciliter le diagnostic et le traitement. Nous disposons maintenant d'un outil unique pour étudier dans le détail ces interactions et conduire à de nouvelles approches et thérapies."
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