Le cancer de l’ovaire demeure l’un des tumeurs les plus difficiles à dépister à ses touts premiers stades. Ses lésions initiales peuvent être très petites et passer inaperçues, ce qui complique son identification avant que la maladie n’évolue. Trouver de nouvelles façons d’analyser les tissus et de reconnaître les premiers signaux d’alarme est donc l’un des grands défis de la recherche en oncologie.
Des chercheurs du MIT (États-Unis) ont développé un système portable qui collecte délicatement des cellules vivantes à partir d’échantillons de patients afin d’aider les tests de dépistage du cancer et le développement de traitements personnalisés. Le travail est publié dans Device.
L’une des raisons principales pour lesquelles le cancer de l’ovaire figure parmi les formes les plus mortelles est le moment du dépistage : lorsque les médecins le détectent à temps, le taux de survie à cinq ans peut dépasser les 90%. Mais lorsqu’il est détecté tardivement, aux stades 3 ou 4, la survie à cinq ans est inférieure à la moitié.
Le cancer de l’ovaire peut avoir son origine dans les trompes de Fallope
Il y a environ 20 ans, des chercheurs étudiant le cancer de l’ovaire ont découvert que de nombreux cas de cancer ovarien séreux de haut grade, le type le plus courant, prennent leur origine dans les trompes de Fallope. Détecter la maladie dans cette zone reste un défi, en partie parce que ses lésions précursives peuvent être microscopiques et difficiles à échantillonner.
De cette façon, des chercheurs du groupe de la professeure Kripa Varanasi du MIT, en collaboration avec des collaborateurs du MIT et de l’Université Johns Hopkins, aussi aux États-Unis, ont développé un dispositif portable capable de prélever délicatement des cellules vivantes dans des zones spécifiques pour analyser le cancer de l’ovaire et de nombreux autres types de cancer. Les chercheurs estiment que cette technique pourrait être utilisée à l’avenir pour dépister le cancer de manière plus précoce et efficace. Elle pourrait également servir à créer des traitements personnalisés basés sur des échantillons individuels de chaque patient.
Dans l’étude publiée dans la revue Device, les chercheurs ont démontré que leur système permet de prélever des échantillons de tissu récemment retiré et de les utiliser pour récupérer des cellules vivantes pour leur culture et leur analyse. Le dispositif maintient un petit canal microfluide contre le tissu et utilise une seringue pour propulser le fluide à travers le canal, appliquant une force parallèle à la surface du tissu afin de séparer en douceur les cellules vivantes de petites sections de tissu.
« Nous voulions prélever des cellules vivantes dans des régions spécifiques de la trompe de Fallope, tout en laissant le tissu environnant intact », explique Varanasi, auteur principal de l’étude et professeur de Génie mécanique. « Une fois que nous aurons ces cellules vivantes, nous pourrons faire beaucoup de choses avec elles. Nous pourrons les utiliser pour des diagnostics, les cultiver en organoïdes et créer des modèles vivants de maladies. En fin de compte, cela pourrait nous permettre de tester comment les cellules de chaque patient réagissent à différents traitements et nous aider à développer des médicaments plus personnalisés ».
La découverte que de nombreux cancers de l’ovaire séreux de haut grade prennent leur origine dans les trompes de Fallope a ouvert de nouvelles options de prévention pour les femmes à haut risque, chez lesquelles il est possible d’enlever les trompes après l’âge de la fertilité, préservant en grande partie la production hormonale normale.
Stone, oncologue gynécologue de l’Université Johns Hopkins, a défendu pendant longtemps cette procédure pour certaines femmes à haut risque de cancer de l’ovaire. Belcher a présenté Stone à Varanasi, et les trois, avec d’autres collaborateurs, ont reçu un financement de Break Through Cancer, une fondation qui réunit des équipes interdisciplinaires pour s’attaquer à certains des problèmes les plus complexes du cancer. Leur projet est axé sur le développement de nouvelles approches pour le dépistage précoce du cancer de l’ovaire, et la technologie de collecte des cellules fait partie de cet effort plus large.
Les chercheurs ont commencé par se demander s’ils pouvaient prélever des cellules vivantes dans des régions spécifiques des trompes de Fallope retirées afin d’étudier les premiers stades de la maladie. « L’idée était de voir si nous pouvions repérer des signaux précoces dans des régions précancéreuses préoccupantes », se souvient Varanasi.
UN DISPOSITIF QUI EXTRAIT DES CELLULES VIVANTES SANS ENDOMAGER LE TISSU
Le procédé traditionnel consiste à placer les trompes de Fallope retirées chirurgicalement dans un conservateur chimique et à découper le tissu en sections. Le conservateur maintient la structure du tissu, mais les cellules ne sont plus vivantes et ne peuvent pas être cultivées. Par la suite, un pathologue examine au microscope des sections fines du tissu à la recherche de zones cancéreuses ou précancéreuses.
« C’est un processus très laborieux et préjudiciable pour les cellules », remarque Varanasi. « Nous voulions apporter de nouvelles capacités à la pathologie, afin de pouvoir non seulement observer l’apparence de ces cellules, mais aussi les prélever vivantes et étudier leur comportement ».
ORGANOÏDES POUR TESTER DES TRAITEMENTS PERSONNALISÉS CONTRE LE CANCER
Les chercheurs du MIT ont été témoins du processus de première main lors de leur visite auprès des chirurgiens dans l’aile opératoire de Johns Hopkins. La nouvelle méthode des chercheurs utilise un dispositif microfluide imprimé en 3D qui crée un vide avec le tissu. Le dispositif confine le flux de liquide à une petite région, où le liquide en mouvement génère une tension de cisaillement qui soulève en douceur les cellules vivantes.
« Nous avons conçu ce dispositif dans lequel une seringue crée un vide qui le maintient collé au tissu, et une seconde seringue pousse le liquide à travers lui », explique Vandereydt. « Le vide crée un joint, de sorte qu’il n’y a pas de fuite, puis nous appliquons localement ce qui est essentiellement un microchip microlfluidique sur le tissu qui sépare en douceur les cellules ».
Les chercheurs ont démontré qu’ils pouvaient ajuster la tension de cisaillement appliquée au tissu et ont comparé leur méthode à d’autres procédés de collecte de cellules. Ils ont découvert que les cellules prélevées avec leur technique restaient viables et croissaient en culture beaucoup plus facilement que les cellules séparées par les méthodes conventionnelles.
Enfin, les chercheurs ont testé leur dispositif sur des échantillons frais de trompes de Fallope humaines, ce qui les obligeait à être disponibles pour recevoir des envois d’échantillons de leurs collaborateurs à Johns Hopkins. Après les expériences, les échantillons ont été renvoyés pour leur analyse pathologique conventionnelle.
« Les échantillons pouvaient arriver à tout moment. Parfois, nous recevions un courriel de nos collaborateurs à 23 h disant : ‘Deux trompes de Fallope arrivent demain’ », raconte Vandereydt.
« Nous avons pu prélever des cellules vivantes de ces trompes de Fallope et les convertir en organoïdes, ce qui est important pour les essais, la modélisation des maladies et, en fin de compte, le développement de traitements personnalisés. Nous développons des méthodes optiques pour identifier les régions suspectes du tissu, et cette technologie pourrait nous permettre de prélever des cellules vivantes précisément à partir de ces zones », affirme Belcher. « Pouvoir détecter d’abord où pourrait émerger la maladie et ensuite prélever ces cellules pour les étudier par la suite pourrait être très utile », ajoute-t-elle.
Les chercheurs ont testé le dispositif sur différents types de cellules et ont découvert que la méthode pouvait être ajustée pour prélever des cellules de tous types en appliquant différents niveaux d’effort de cisaillement.
« Cela est indépendant de la maladie », déclare Vandereydt. « Certaines cellules du cancer de la prostate adhèrent très peu et se détachent à 1 pascal de tension, mais lorsque l’on regarde les cellules du cancer osseux, seules quelques-unes se détachent à des tensions allant jusqu’à 5 pascals ».
Les chercheurs prévoient que la première utilisation de leur dispositif se fasse sur du tissu déjà prélevé, car cela facilite l’obtention de l’approbation réglementaire. Cependant, ils aimeraient également que leur dispositif puisse être utilisé pour prélever des échantillons directement chez les patients, ce qui permettrait de réaliser des tests plus simples et de dépister le cancer à des stades plus précoces.
Les chercheurs espèrent que, en permettant de prélever des cellules vivantes à partir d’emplacements précis sans extraire ni détruire le tissu environnant, leur méthode puisse aider chercheurs et médecins à identifier les maladies plus tôt et à mieux comprendre leur développement.
