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Traquer le CANCER

dans une goutte de sang

Trier les cellules cancéreuses | INL | Sciences pour tous

Nanotechnologies pour la santé

Traquer le cancer dans une goutte sang

Traquer le cancer dans une goutte sang

Par Matthieu Martin

Nanotechnologies pour la santé | À l’INL, des chercheuses et chercheurs développent des laboratoires sur puce, véritables plateformes d’analyse médicale, avec des fonctions toujours plus sophistiquées. Ces dispositifs pourraient permettre de détecter plus rapidement et de manière moins invasive le cancer.

Cinq ans après le diagnostic d’un cancer, deux personnes sur trois souffrent de séquelles dues à la maladie ou à son traitement . Le diagnostic précoce constitue donc toujours un enjeu majeur dans la lutte contre le cancer. Or, les actes de biologie médicale tiennent une place importante dans l’orientation de ce diagnostic. Les médecins recourent encore souvent à la biopsie tissulaire pour analyser les traces d’éventuelles tumeurs. Un procédé très invasif pour le patient, car il nécessite de prélever un fragment d’organe. De plus, certains organes restent inaccessibles à la biopsie – comme le cerveau.

C’est pourquoi des scientifiques explorent aujourd’hui d’autres voies diagnostiques, comme la biopsie liquide. L’objectif est de détecter le cancer à l’aide d’une simple prise de sang. Une piste explorée à l’Institut des nanotechnologies à l’aide de dispositifs miniatures de plus en plus présent au chevet du patient : les laboratoires sur puce.

Les laboratoires sur puce

Ne mesurant pas plus que quelques centimètres, les laboratoires sur puce sont aujourd’hui très répandus dans les laboratoires de recherche, mais aussi dans notre quotidien (test glycémie, test covid, test de grossesse…). Une conséquence de l’essor de la microfluidique. Grâce à ces dispositifs, il est possible de réaliser des expériences à moindre coût, sur des systèmes facilement transportables pour aller sur toutes sortes de terrains – des mesures de la pollution d’eaux de rivière au diagnostic du cancer à l’hôpital.

À l’Institut des nanotechnologies de Lyon, Anne-Laure Deman a développé une expertise dans ces laboratoires sur puce appliqués à la santé, avec des expériences à l’échelle de la cellule. Elle s’intéresse notamment à des cellules bien spécifiques : les cellules tumorales circulantes (CTC).

Ces cellules cancéreuses proviennent d’une tumeur principale. Une fois qu’elles s’en échappent, elles vont circuler dans le sang et atteindre d’autres régions de l’organisme. C’est le début des métastases.

Les cellules cancéreuses circulantes, un tri minutieux

Les CTC sont – en théorie – accessibles à partir d’une prise de sang. C’est là tout leur intérêt par rapport à la biopsie. Seulement, en pratique, on retrouve dans un millilitre de sang une centaine de CTC pour des millions de globules blancs et des milliards de globules rouges. Autant chercher une aiguille dans un botte de foin.

Si les globules rouges sont assez faciles à éliminer, le tri entre CTC et globules blancs est lui délicat. Il existe des systèmes commercialisés capables de trier les CTC à partir d’une goutte de sang, avec plusieurs méthodes de tri, mais aucune n’est actuellement satisfaisante pointe Anne-Laure Deman. « L’objectif est d’obtenir un échantillon de CTC pur – avec très peu de globules blancs –, dans des temps compatibles avec les besoins des procédés d’analyses cliniques », résume la chercheuse.

En développant des matériaux fonctionnalisés, en collaboration avec Damien Le Roy (ILM), les chercheurs ont récemment mis au point un laboratoire sur puce capable de piéger les globules blancs à l’aide de forces magnétiques. Avec l’aide de Léa Payen, Professeure à Lyon 1 et chercheuse au Centre pour l’innovation en cancérologie de Lyon (CICLY), le dispositif a pu être testé avec des échantillons de patients. Résultat : ce système, couplé un à un dispositif commercial de tri par la taille, élimine 99,99% des globules blancs, et est suffisamment rapide pour analyser les CTC ultérieurement. « Nous avons d’ailleurs effectué des tests aux HCL pour montrer que ces CTC ainsi récupérés restent viables » souligne Anne-Laure Deman.

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Prochaine étape du projet, intégrer différentes fonctions de tri (tri par la taille, tri magnétique) et un comptage cellulaire sur un même laboratoire sur puce, afin d’avoir un dispositif utilisable par les biologistes. C’est notamment le projet de thèse d’Emma Dupont. 

Prochaine étape du projet, intégrer différentes fonctions de tri (tri par la taille, tri magnétique) et un comptage cellulaire sur un même laboratoire sur puce, afin d’avoir un dispositif utilisable par les biologistes. C’est notamment le projet de thèse d’Emma Dupont. 

Entre médecine personnalisée et médecine durable

Aller vers des micro-systèmes entièrement intégrés, au chevet du patient, c’est d’ailleurs la promesse faite depuis plus de dix ans avec ces laboratoires sur puce. Des outils qui permettent d’effectuer des tests individuels adaptés au patient, dans une optique de médecine personnalisée, seraient complémentaires des analyses cliniques classiques. « Il reste néanmoins à lever des verrous technologiques, et c’est l’enjeu de nos recherches », précise Anne-Laure Deman. À l’hôpital, nombre d’analyses nécessitent encore souvent des équipements lourds et couteux. Par ailleurs, les laboratoires sur puce ont une contrepartie importante : la production des déchets. Car ces dispositifs sont à usage unique et fabriqués à partir de matières plastiques. Un défi donc à relever afin de concilier médecine personnalisée et durable.

Dans cette optique, l’un des projets de thèse en cours à l’INL, en lien avec Le Laboratoire Ingénierie Matériaux Polymères (IMP) vise à développer des laboratoires sur puce à partir de matériaux bio-sourcés. Notamment en exploitant la chitosane, un polysaccharide très abondant issu de la valorisation des déchets de l’industrie des produits de la mer.

Crédits photographies – © Éric le Roux
Un dossier Sciences pour tous réalisé à l’Université Claude Bernard Lyon 1

Faire un test de grossesse, mesurer sa glycémie ou encore faire un dépistage Covid-19. Aujourd’hui, les exemples du quotidien ne manquent pas pour illustrer comment la science s’achemine au chevet du patient. Car à l’intérieur de ces petits boitiers anodins se cachent de véritables laboratoires miniaturisés. D’infimes quantités de liquides prélevées y sont manipulées et dirigées à travers un réseau de petits canaux pour les analyser.

À l’Institut des nanotechnologies de Lyon, des chercheuses et chercheurs exploitent cette technologie pour apporter de nouvelles solutions dans de nombreux domaines de la santé, nourrissant l’espoir d’améliorer les tests diagnostiques pour le cancer, les maladies du sang, le diabète, mais aussi de mieux comprendre le fonctionnement de nos organes. Avec l’objectif d’aller vers une médecine moins invasive et plus personnalisée pour mieux nous soigner.

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