Une méthode innovante pour détecter des cellules cancéreuses dans le sang

Les méthodes actuelles d'identification de types spécifiques de cellules dans le sang nécessitent des techniques laborieuses de marquage de biomarqueurs. Un projet financé par l'UE a permis de mettre au point un système innovant sans marqueurs, basé sur des signaux électriques, pour la détection de cellules tumorales rares.


Les rares cellules qui proviennent des tumeurs peuvent voyager dans la circulation sanguine et parfois se propager à d'autres organes du corps. Mais en raison de la rareté des cellules tumorales circulantes (CTC), les détecter revient à chercher une aiguille dans une botte de foin.

"Seules quelques cellules dans 1 ml de sang sont des CTC alors qu'il y a des millions, voire des milliards d'autres cellules, y compris des globules blancs et des globules rouges", explique Wim de Malsche, coordinateur du projet pureCTC, professeur au département de génie chimique de la Vrije Universiteit Brussel (VUB), en Belgique. "Il n'est pas si simple de détecter tous les types de cancer."

Les systèmes existants pour la détection des types de cellules spécifiques impliquent tous un marquage préalable des biomarqueurs. Mais avec les grandes variations des CTC, il serait fastidieux et complexe à utiliser.

Afin de contourner les marqueurs et de produire une méthode générique permettant de détecter les CTC de nombreux types de cancers différents, le projet a mis au point une plateforme microfluidique pour le criblage à haut débit afin d'identifier et d'isoler les CTC au niveau unicellulaire à l'aide de méthodes électrochimiques.

Système sans marqueurs

Les différentes cellules cancéreuses ont des propriétés électriques différentes qui peuvent être détectées par des signaux électriques. Une technique connue sous le nom de spectroscopie d'impédance électrochimique a été utilisée pour identifier les CTC. "Lorsque ces cellules circulent, on applique un signal électrique oscillant et l'on obtient un résultat à partir de celle-ci. Sur la base de cette signature, on peut distinguer les cellules cancéreuses des globules blancs et des globules rouges", explique M. de Malsche.

"Nous avons développé une plateforme qui consiste en deux dispositifs couplés", dit Sertan Sukas, actuellement chercheur postdoctoral au département d'ingénierie biomédicale de l'Université de technologie d'Eindhoven, aux Pays-Bas. Il a reçu une subvention du programme Marie Skłodowska-Curie pour deux ans afin de mettre en place un laboratoire interdisciplinaire spécial à la VUB pour le projet.

"Le premier élément consiste à faire entrer l'échantillon de sang et à le préenrichir, en utilisant la lévitation acoustique ou l'acoustophorèse; le deuxième élément est le détecteur qui se compose d'électrodes intégrées pour la détection de l'impédance", explique M. Sukas.

L'acoustophorèse utilise les ondes sonores pour déplacer les particules. Les cellules individuelles peuvent ensuite être acheminées à travers les électrodes du détecteur pour identifier les propriétés électriques cellule par cellule.

Phase initiale

Les expériences étaient basées sur le sang de personnes en bonne santé mélangé à des cellules cancéreuses. "À l'échelle du laboratoire, nous avons obtenu une validation de principe", indique M. Sukas.

"Nous n'en sommes qu'à la phase initiale et nous n'avons travaillé qu'avec des lignées de cellules cancéreuses pour l'instant. Mais par la suite, les propriétés électriques peuvent être adaptées aux propriétés des cellules", explique M. Sukas. "Nous n'avons pas encore pu travailler avec des échantillons de patients provenant d'hôpitaux, nous devons donc passer à l'étape suivante pour le montrer cliniquement."

"Nous allons essayer d'identifier quelques types de cancer et de créer une bibliothèque. Mais nous n'avons pas encore ces données — pour cela, il faut d'abord un capteur optimisé et nous y travaillons encore."

Comme l'indique M. Sukas: "Finalement, nous avons développé un système de détection électrique sensible qui montre le potentiel de discrimination des cellules tumorales CTC par rapport au reste des cellules sanguines et pouvant également être utilisé comme analyseur hématologique, généralement pour apporter des informations sur le contenu des globules blancs."

"L'utilisation d'un système sans marqueurs permet de faire des analyses plus poussées", ajoute M. Sukas, soulignant qu'il est plus sensible qu'un système typique de marquage des biomarqueurs.

Une demande de brevet est en attente pour le dispositif.