Les nanotechnologies améliorent l’imagerie moléculaire des tissus
Les technologies d’imagerie médicale telles que les ultrasons et l’imagerie par résonance magnétique ont transformé les diagnostics, mais lorsqu’il s’agit de visualiser des cellules individuelles au plus profond des tissus, elles n’offrent pas la clarté souhaitée. L’une des raisons est le «bruit» du signal généré par les cellules voisines dans un spécimen qui donnent essentiellement la même intensité de signal. Pour y remédier, les scientifiques ont mis au point des agents de contraste qui marquent des zones tissulaires spécifiques. Même dans ce cas, il est difficile pour les signaux provenant de cellules individuelles de se distinguer dans un environnement biologique encombré.
Un agent de contraste commutable
Le projet SWIMMOT(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), financé par l’UE, a mis au point un nouvel agent de contraste qui peut être activement activé (ON) et désactivé (OFF) pendant l’imagerie optique afin d’éliminer le bruit de fond. «Dans le cadre de SWIMMOT, nous sommes allés plus loin et avons développé un agent de contraste qui peut être activé et désactivé à la demande», explique Stefan Schrittwieser, coordinateur du projet. «En soustrayant l’image OFF de l’image ON, nous obtenons un signal propre provenant uniquement de l’agent de contraste, sans interférence avec les tissus environnants.» Au cœur de cette innovation se trouve une nanoparticule spécialement conçue: une nanotige(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) cobalt-or enveloppée dans un polymère biocompatible marqué d’un anticorps pour cibler des cellules spécifiques. Ces nanotiges sont sensibles aux champs magnétiques, qui contrôlent leur orientation. Lorsqu’elles sont alignées parallèlement à une source de lumière polarisée, elles absorbent et diffusent la lumière, produisant un signal visible. Mais lorsqu’elles sont orientées perpendiculairement, elles deviennent pratiquement invisibles pour le système d’imagerie. Ce comportement commutable permet aux scientifiques de capturer deux images: l’une avec signal et l’autre sans signal, et de les soustraire numériquement, supprimant ainsi l’arrière-plan.
Validation «in vivo»
L’agent de contraste a été testé à la fois «in vitro» dans des cultures cellulaires et «in vivo» dans des modèles de poisson zèbre, et aucune toxicité n’a été observée aux concentrations utilisées pour l’imagerie. Des nanotiges ont été injectées dans les animaux, et les chercheurs ont pris des images couplées montrant les zones d’accumulation de l’agent de contraste qui auraient autrement été masquées par les tissus environnants. «Le résultat le plus important a été de prouver que ce principe d’imagerie fonctionne dans un organisme vivant», explique Stefan Schrittwieser. «Les cinq partenaires du projet ont contribué à cette étape importante grâce à leur expertise respective», ajoute-t-il.
Une plateforme à double modalité
SWIMMOT se distingue également par l’intégration de deux technologies d’imagerie complémentaires, l’imagerie photoacoustique(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) et la tomographie en cohérence optique(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre). Toutes deux offrent une visualisation des tissus profonds à haute résolution, mais reposent sur des principes physiques différents. Dans le système SWIMMOT, les deux modalités sont améliorées par des unités de contrôle magnétiques qui synchronisent le changement de contraste tout au long du processus d’imagerie. Cette approche multimodale augmente à la fois la profondeur et la précision de l’imagerie cellulaire. Elle convient donc à des applications telles que la recherche sur le diabète, où la visualisation des biomarqueurs cellulaires est souhaitable.
Les futures orientations
Bien que la technologie SWIMMOT ne soit pas encore prête pour un déploiement clinique, les perspectives sont prometteuses. Les modalités d’imagerie utilisées le sont déjà dans les hôpitaux, et les champs magnétiques impliqués sont faibles et considérés comme sûrs. Le principal défi reste la mise à l’échelle et la garantie de la biocompatibilité de l’agent de contraste pour une utilisation à long terme. À cette fin, l’équipe de SWIMMOT a déjà conclu un partenariat avec une société européenne d’imagerie photoacoustique pour poursuivre le développement. «L’application de la technologie à la science fondamentale est le scénario le plus réaliste dans un avenir proche», conclut Stefan Schrittwieser.
