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Des bactéries bioluminescentes pour voir in situ les tumeurs en 3D

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Chez des souris, des chercheurs ont réussi à visualiser in situ des tumeurs en 3 dimensions en utilisant des bactéries bioluminescentes ciblant les cellules cancéreuses. Une première qui pourrait aboutir sur des applications aussi bien dans l'imagerie médicale que dans le domaine thérapeutique.

Grâce à des bactéries bioluminescentes, des chercheurs ont réussi à localiser en 3D une tumeur chez la souris. La souris porte donc une grosseur sur son flanc droit. Le gène lux exprimé par les bactéries est représenté ici en jaune orangé. Les teintes varient en fonction de la concentration bactérienne : plus c'est rouge est plus c'est dense. © Cronin et al., PLoS One

L'objectif des thérapies contre le cancer est de s'attaquer spécifiquement aux cellules tumorales en épargnant les cellules saines de l'organisme. Parmi les pistes explorées, des bactéries capables de croître préférentiellement au milieu des tumeurs.

Si les scientifiques ignorent les raisons particulières qui poussent ces êtres unicellulaires à s'épanouir autour des grosseurs cancéreuses - les conditions hypoxiques, la baisse du système immunitaire ou la source nutritive fournie par les cellules nécrosées (mortes) sont des hypothèses proposées - ils espèrent s'en servir un jour en guise de vecteurs pour livrer des gènes capables de réparer les cellules tumorales. Des tests cliniques de phase 1 ont même été lancés, mais sans succès.

C'est pourtant dans un autre but que des chercheurs de l'University College de Cork, en Irlande, ont utilisé ces propriétés bactériennes. Ils s'en sont servis pour visualiser en 3D des tumeurs chez des souris. Leurs résultats, qui constituent une première, sont publiés sur Plos One depuis le 25 janvier.

E. coli et Bifidobactérium, des vecteurs de choix

Le principe est le suivant. Ils ajoutent le gène lux à des souches d'Escherichia coli et de Bifidobacterium non pathogènes et connues pour leur capacité à coloniser le tractus digestif des souris et les tumeurs. Ce gène est ce qui confère à une bactérie marine, Vibrio fischeri, sa bioluminescence. Ils injectent le tout par intraveineuse à des souris cancéreuses.

La fameuse bactérie Escherichia coli, très connue des scientifiques, l'est aussi devenue du grand public depuis qu'une forme agressive dite Eceh a tué 76 personnes, principalement en Allemagne durant le printemps 2011. Elle pourrait être utilisée désormais pour localiser les tumeurs en 3D et pourquoi pas pour un jour traiter le cancer. © Agricultural Research Service, Wikipédia, DP

Jusque-là, le procédé était connu. Mais au lieu de visualiser la luminescence en 2 dimensions, ils ont utilisé la tomographie optique 3D en complément de la microtomographie aux rayons X. Pour faire simple, cette première méthode consiste à mesurer la lumière émise par un objet, en l'occurrence ici par les bactéries qui colonisent les tumeurs. La seconde permet de recréer des images en 3 dimensions à partir de l'absorption des rayons X par les tissus et de l'analyse informatique des données.

Des applications dans l’imagerie 3D, mais pas seulement

Les chercheurs sont donc parvenus à localiser précisément la tumeur et à estimer sa taille et sa forme. Mark Tangney, qui a chapeauté le travail, précise que « jusque-là, les biologistes utilisaient la bioluminescence pour se donner une vague idée de l'endroit où se regroupaient les bactéries, mais des investigations plus poussées à l'aide de différentes techniques étaient nécessaires pour localiser plus précisément la tumeur ».

L'imagerie 3D à base de bactéries bioluminescentes pourrait être utilisée pour détecter des cancers à des stades précoces et fournir des informations sur la taille et la croissance de la tumeur. Mais la recherche va un peu plus loin en démontrant l'expression du gène Lux, confirmant l'intérêt d'introduire dans les cellules tumorales des fragments d'ADN capables de détruire les tumeurs.

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