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Un capteur miniature connecté pour surveiller les tumeurs en temps réel

Publié le 05 janvier 2016 par Patrick RENARD
Source : MIT

Des chercheurs américains du MIT ont testé avec succès, sur des rongeurs, un capteur biochimique directement implanté dans une tumeur cancéreuse. Communiquant par radio, ce capteur miniature a pour but de mesurer en temps réel l’efficacité des traitements.

Dans la bataille contre le cancer, qui tue près de 8 millions de personnes dans le monde chaque année, les oncologistes disposent désormais d'un arsenal d'armes efficaces, qui s'agisse de chimiothérapie ou de radiothérapie. Ce qui manque cruellement, c'est un moyen fiable de mesurer l'efficacité d'une thérapie particulière pour un patient donné.

Des technologies comme l'IRM (imagerie par résonance magnétique) permettent de connaître la taille de la tumeur, mais seule une mesure chimique permet de réellement mesurer la réponse tumorale à un traitement. C'est ce que permet la biopsie. Mais cette méthode invasive, qui n'offre que des mesures instantanées, doit être répétée régulièrement. Ce qui ne se fait pas sans risque.

L'idée des chercheurs de l'Institut Koch for Integrative Cancer Research du MIT (Massachussets Institute of Technology) est de placer un biocapteur au sein du tissu cancéreux pour suivre l'évolution de la tumeur en temps réel. Ce capteur serait implanté lors de la biopsie initiale. Grâce à une communication sans fil, les données de mesure sont accessibles à partir d'un terminal externe. Les médecins pourraient ainsi suivre les progrès d'un patient et ajuster les doses ou changer de thérapie selon les résultats. On imagine l'intérêt d'une telle approche qui permettrait de gagner en efficacité tout en réduisant l'exposition des patients aux effets secondaires des traitements.

Des mesures de pH et de taux d'oxygène

"Nous voulions concevoir un capteur qui fournisse un signal chimique indiquant ce qui se passe au sein de la tumeur», explique Michael Cima, professeur de Sciences des Matériaux au MIT qui a supervisé le développement du capteur. Celui-ci fournit des données basées sur deux biomarqueurs liés à la réponse de la tumeur au traitement : le pH et l'oxygène dissous.

Lorsque le tissu cancéreux est attaqué par des agents de chimiothérapie, il devient plus acide. "On peut ainsi voir la réponse chimique avant même d'observer le rétrécissement d'une tumeur," précise le Michael Cima. "C'est une information cruciale car certaines thérapies déclenchent une réaction du système immunitaire et l'inflammation laisse apparaitre une croissance de la tumeur, alors que le traitement est efficace."

Quant au niveau d'oxygène, il permet de mesurer la dose appropriée d'une thérapie de rayonnement, sachant que les tumeurs se développent dans des conditions d'hypoxie (faible concentration d'oxygène). "Plus la tumeur est hypoxique, plus il faut augmenter la dose de rayonnement.", explique Michael Cima. "Le taux d'oxygène agit sur les propriétés magnétiques du capteur. Cela permet de voir comment évolue l'hypoxie dans la tumeur, et de régler le rayonnement en conséquence."

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Tout tient dans un cylindre de 1 mm

Le boîtier du capteur, en silicone biocompatible, est assez petit (1 mm) pour tenir dans la pointe d'une aiguille de biopsie. Il contient 10 µl d'agents de contraste chimiques généralement utilisés pour l'IRM, une micro-bobine et l'électronique de communication sans fil.

Comme pour tout DM électronique implantable, la conception de la source d'énergie a représenté un défi majeur. L'alimentation électrique du capteur se fait par inductance mutuelle. Le terminal de lecture intègre une bobine qui crée un champ magnétique lorsqu'elle est parcourue par un courant électrique. En l'approchant du patient, ce champ magnétique produit à son tour une tension électrique dans la micro-bobine du capteur. Celui-ci répond alors en émettant un signal radio, dont la variation dans le temps permet d'identifier les changements des biomarqueurs.

L'équipe de Michael Cima a testé avec succès le capteur implanté sur des rongeurs. Si les expériences n'ont duré que quelques semaines, tout laisse à penser que ce type de dispositif peut être utilisé pour surveiller la santé d'une personne pendant plusieurs années. Si la précision et la reproductibilité des mesures ont été démontrées, il reste à s'assurer de leur fiabilité sur le long terme.

Une levée de fonds est en cours pour réaliser un essai clinique. Compte-tenu de la nécessité d'obtenir les autorisations sanitaires, il faudra au moins un an si tout se passe comme prévu.

Pour accéder à l'article original publié sur le site du MIT, cliquer ici.


MIT, USA-MA 02139-4307 Cambridge, web.mit.edu

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