Un nouvel outil pour décrire les cancers in vivo

Chirurgienne utilisant le SpiderMass. Author provided

Le laboratoire PRISM et la société OCR collaborent autour du développement d’une nouvelle technologie : SpiderMass pour le diagnostic in vivo peropératoire et la chirurgie guidée des cancers.

Le système SpiderMass utilise une sonde laser permettant d’échantillonner les tissus biologiques in vivo de façon mini invasive puis d’analyser la matière échantillonner en temps réel par spectrométrie de masse (MS).

En effet, conventionnellement, des biopsies d’au minimum plusieurs millimètres sont réalisées et analysées par un pathologiste expérimenté. Ici, le laser utilisé ne retire de la matière que sur quelques micromètres de profondeur et ne laisse qu’une trace blanche qui disparaît dans les minutes qui suivent l’expérience.

SkinAnalysis. Author provided

Le micro échantillonnage est obtenu par excitation des molécules d’eau présentes dans les tissus biologiques à une longueur d’onde de 2,94 µm (dans l’infrarouge et n’entraîne ainsi aucun dommage secondaire aux tissus. Comme tous les tissus biologiques comportent au minimum 50 % d’eau, le système peut être utilisé pour tout type d’analyse.

Analyse directe après prélèvement

La matière échantillonnée est ensuite transférée au spectromètre de masse via un simple tube médical dont la longueur peut atteindre 5 mètres, permettant ainsi de déporter l’instrument d’analyse afin d’éviter un encombrement trop important à proximité de la table d’opération.

Le spectromètre fournit ainsi en temps réel des signatures moléculaires correspondant à la zone analysée. Ces code-barres moléculaires obtenus en temps réel sont alors comparés via des outils bio-informatiques à une base de données préalablement réalisés à partir de l’analyse ex vivo de biopsies de la tumeur concernée.

Vidéo de présentation de SpiderMass.

Suite à l’interrogation le chirurgien obtient un retour en temps réel qui lui permet, selon ses besoins, d’accéder à différentes informations telles que le type (ou sous-type) du cancer, son grade et de le guider pour définir les marges d’excision avec précisions. Ce sont les zones de tissu autour de la tumeur qui n’est pas entièrement tumorale mais qui pourrait encore contenir des cellules cancéreuses et qui est retirée par précaution pour éviter les rechutes avec précision.

Le développement du système SpiderMass a été réalisé via l’étude sur une cohorte de patients chiens présentant des sarcomes. Dans ce travail, récemment publié dans Cancer Cell, il a été démontré que les signatures moléculaires générées à l’aide du SpiderMass étaient suffisamment spécifiques et sensibles pour permettre la réalisation de modèles de classification permettant de délimiter les zones normales, cancéreuses ou de nécroses, de donner le type de sarcome ou son grade (de I à III selon l’avancement du cancer).

L’étude a également permis de démontrer la capacité du système à rendre un résultat instantané sous forme d’un code couleur via l’interrogation des modèles de classification préalablement établis. Finalement, le prototype a été testé en conditions réelles au bloc vétérinaire au sein de la clinique Oncovet.

La preuve de concept au bloc a permis de démontrer, d’une part la capacité du système d’être utilisé par les chirurgiens en condition in vivo vérifiant ainsi la mini invasivité de la technologie, et d’autre part la possibilité d’utiliser le système comme un instrument de paillasse pour des analyses peropératoires rapides.

Vers d’autres domaines d’application

SpiderMass peut également devenir un outil pour d’autres domaines d’applications comme la médecine légale, la pharmacologie (pharmaco-cinétique en temps réel), la dermato-cosmétologie, ou encore l’environnement (pesticides, suies, eau) et la bactériologie. En recherche fondamentale dans le domaine de la biologie, il sera également un outil précieux pour mieux comprendre la dynamique du vivant. Les travaux de notre laboratoire sur l’analyse en temps réel des protéines ouvrent un nouveau champ pour la recherche en protéomique.

On s’intéresse maintenant à la translation de la technologie SpiderMass à l’homme. Une étude sur les cancers ésogastriques a démarré début 2019 en collaboration avec le CHRU de Lille et devrait permettre de voir l’installation du système en bloc humain d’ici à 18 mois. Des études sur les sarcomes humains sont également prévues avec le centre de lutte contre le cancer de Lille (Centre Oscar Lambret) en collaboration. Enfin, un projet sur les mélanomes est à l’étude avec le Leiden Medical Center en Hollande.