Éclairage en temps réel des mécanismes cellulaires et moléculaires
Les systèmes actuels d''imagerie tels que l''IRM (imagerie par résonnance magnétique), le scanner (tomodensitométrie) ou le PET-scan (tomographie par émissions de positons) sont capables d''identifier des tumeurs relativement petites au niveau d''un organe ou d''un tissu. Il existe cependant un besoin réel d''une imagerie capable de fournir des informations cellulaires et moléculaires in vivo afin de pouvoir prévenir, détecter, ou cibler spécifiquement le cancer. Le projet CARS EXPLORER est né d''une collaboration multidisciplinaire européenne travaillant au développement d''une imagerie optique non linéaire (ONL) capable de détecter le cancer de la peau en utilisant des modèles de mélanome de souris ou humains comme références. Pour atteindre cet objectif, les chercheurs ont étudié les techniques ONL de microscopie comme la diffusion Raman anti-Stokes cohérente (CARS) la fluorescence à deux photons (TPF, pour two photons fluorescence) et la génération de sonde harmonique (GSH) pour la visualisation subcellulaire des échantillons biologiques. Afin d''obtenir une imagerie microscopique et endoscopique des tissus profonds, les chercheurs ont utilisé la technologie de conformation des impulsions pour optimiser le contraste de l''optique non linéaire, son énergie incidente, sa profondeur de pénétration et la propagation du signal. Les fibres à cristaux photoniques à cœur creux (HC, pour hollow core) ont permis d''obtenir des impulsions femtoseconde (10-15) de forte puissance sous formes de solitons. Les solitons sont des paquets ou pulsations d''ondes solitaires autoalimentés qui se déplacent à vitesse constante sans se déformer. Les chercheurs ont ainsi réussi à créer des microscopes à balayage utilisant des lasers titane-saphir et des oscillateurs paramétriques optiques (OPO). Ils ont également développé un logiciel adapté pour le contrôle du système et la transformation des données. Et, la méthode de diffusion Raman stimulée (SRS) choisie par les chercheurs leur a permis d''obtenir une image contrastée des tissus en microscopie non-linéaire. Ces travaux ont été publiés dans la revue Nature dans la section «Actualités». Un système prototype d''endoscopie-microscopie utilisant les signaux CARS et SRS a été construit pour la visualisation in vivo et in situ des échantillons tissulaires, et un brevet déposé par les partenaires du projet. Ils ont également généré les bases de données nécessaires pour caractériser et différencier le caractère malin des échantillons de peau et ganglions lymphatiques en utilisant la spectroscopie Raman et CARS. Les partenaires ont aussi obtenu une cartographie sans marqueurs des acides nucléiques, protéines et lipides à partir des échantillons de tissu de mélanomes. Pour évaluer l''efficacité de ces techniques sur un animal vivant, ils ont également créé des modèles murins exprimant ces tumeurs cancéreuses. En identifiant les changements cellulaires malins en temps réel, ces nouvelles technologies prouvent ainsi leur potentiel pour la détection et le diagnostic précoce du cancer et d''autres maladies.
