Repérer les premiers signes de cancer de l’œsophage avec une caméra à détection de fluorescence

De nouvelles recherches menées par une équipe de notre institut de recherche de Cambridge, dirigée par le Dr Sarah Bohndiek, pourraient ouvrir une nouvelle voie pour détecter les changements précancéreux susceptibles de se transformer en cancer de l’œsophage. Ici, l’un des scientifiques à l’origine de la découverte, Dale Waterhouse, partage les découvertes de l’équipe.

Détection précoce : deux mots qui peuvent donner un avantage crucial aux médecins dans leur lutte contre le cancer.

Un diagnostic plus précoce peut signifier que davantage d’options de traitement sont disponibles et que ces traitements sont plus susceptibles de réussir. Et pour les cancers qui se développent par des changements cellulaires liés à d’autres conditions, la détection précoce pourrait même signifier la possibilité d’empêcher le développement d’un cancer.

Mais repérer les premiers signes d’une maladie n’est pas facile.

Dans les hôpitaux, une surveillance plus avancée a lieu grâce à l’utilisation de tests et de technologies spécialisés, dans l’espoir que les signes de changements précancéreux ou de tumeurs à un stade précoce déclencheront la sonnette d’alarme.

Et notre dernière étude, publiée dans le Journal d’optique biomédicale, ouvre une voie nouvelle possible pour détecter, voire prévenir, certains cas de cancer de l’œsophage.

En combinant nos expertises en imagerie, en ingénierie et en biochimie, nous avons développé une nouvelle façon de prendre des photos de cellules à l’aide d’une caméra spécialisée et d’une lumière fluorescente émise par un colorant.

Et cela offre un aperçu de ce qui se passe lorsque les bonnes cellules deviennent mauvaises.

Lumière étincelantes

Nos recherches sur la détection précoce du cancer de l’œsophage se concentrent sur la présence d’une condition différente, appelée œsophage de Barrett.

La maladie provoque des modifications des cellules qui tapissent l’œsophage, ce qui signifie que les patients atteints de la maladie de Barrett ont un risque accru de développer un cancer de l’œsophage. Et pour cette raison, ils sont souvent surveillés de près par endoscopie, une technique qui capture des vidéos de l’intérieur de l’œsophage.

Cette méthode utilise une caméra à lumière blanche normale – comme celle que l’on trouve à l’intérieur de votre smartphone – pour examiner attentivement la surface de l’œsophage, à la recherche des premiers changements qui pourraient devenir un cancer, connu sous le nom de dysplasie. Il est important de repérer avec précision ces changements, car cela pourrait offrir une chance d’éliminer les cellules avant qu’elles ne deviennent cancéreuses.

Mais c’est difficile. Contrairement à de nombreux cancers, qui forment des masses que nous pouvons voir et sentir, les modifications précancéreuses causées par la maladie de Barrett apparaissent sous forme de plaques plates, parfois avec très peu de changement dans la couleur des tissus.

Ces changements sont difficiles à repérer avec une simple imagerie en lumière blanche et échappent donc souvent à une détection précoce malgré un suivi régulier des patients.

Ainsi, pour améliorer la visibilité des modifications précancéreuses, nous avons d’abord testé l’utilisation d’un colorant fluorescent qui colle à des molécules spécifiques sur les cellules œsophagiennes. Lorsque nous faisons briller une couleur de lumière spécifique sur les cellules du laboratoire, le colorant ciblé renvoie une couleur de lumière différente vers la caméra afin que nous puissions voir si le colorant est collé ou non.

La molécule à laquelle le colorant adhère ne se trouve que sur les cellules œsophagiennes saines, mais pas sur les régions précancéreuses. Ces changements précancéreux devraient alors être clairement révélés sous forme de taches sombres entourées d’une lumière plus vive provenant des tissus normaux et sains.

Mais il y a un problème – il s’avère que les cellules tapissant l’œsophage sont également fluorescentes.

Choisir les couleurs

Les personnes à haut risque de développer un cancer de l’œsophage, comme celles atteintes de l’œsophage de Barrett, pourraient être étroitement surveillées avec cette technique. Mais nous devons faire des tests supplémentaires avant que des essais cliniques avec des patients puissent être mis en place pour voir à quel point l’approche pourrait être efficace pour sauver des vies.

–Dr Sarah Bohndiek

Les cellules saines tapissant l’œsophage émettent naturellement une lumière fluorescente similaire au colorant et captée par la caméra. Et lors de nos tests en laboratoire, même les zones précancéreuses que nous pensions être sombres ont également émis cette lueur.

Ainsi, la différence de luminosité entre les différentes cellules était très faible, et les régions précancéreuses nous échappaient une fois de plus.

Pour surmonter ce défi, nous avons sélectionné un nouveau colorant ciblé qui dégage une couleur fluorescente différente de celle de l’œsophage.

De cette façon, si nous regardons la couleur particulière de notre colorant ciblé à l’aide de la caméra, nous ne voyons plus la fluorescence de l’œsophage, et les zones précancéreuses apparaîtront à nouveau sombres.

La couleur que nous avons choisie pour notre teinture n’est pas visible à l’œil nu, c’est du « proche infrarouge ». Il s’agit de la plage de lumière entre la lumière rouge familière, comme celle d’un feu de circulation, et la lumière infrarouge invisible, similaire à celle envoyée par nos télécommandes à la télévision.

Pour capturer des images de ce colorant, nous avons besoin d’une caméra spécialisée qui peut être transformée en endoscope pour « voir » la lumière proche infrarouge.

Et notre nouvelle étude décrit la conception, le développement et les tests de cet appareil.

Lumières, caméra…

Nous avons soigneusement testé l’appareil en laboratoire pour voir s’il pourrait être capable de repérer les cellules malsaines.

Cela comprend la localisation du plus petit objet que l’endoscope peut détecter (sa résolution), de la plus petite quantité de colorant qu’il peut détecter (sa sensibilité) et du plus grand objet visible sur une seule image.

Et jusqu’à présent, ces tests de laboratoire sont prometteurs.

Pour vérifier que notre endoscope capte avec précision le colorant, nous avons pris des images du colorant pulvérisé sur des échantillons de tissu œsophagien humain en laboratoire, et les avons comparées aux images capturées avec une caméra infrarouge proche standard. Les images correspondaient étroitement, indiquant que notre approche de colorant fonctionne sur de vraies cellules.

Cette étude marque une prochaine étape importante dans le développement de notre nouvelle technique de surveillance. Mais il reste encore du travail à faire pour continuer à affiner l’approche.

Nous espérons que la poursuite du développement et des tests de sécurité de l’appareil conduira à un essai clinique de cette technique chez les personnes atteintes de l’œsophage de Barrett.

Et en cas de succès, cela pourrait aider à détecter ces changements précancéreux plus tôt, ce qui pourrait prévenir davantage de cas de cancer de l’œsophage à l’avenir.