mardi , 24 avril 2018

Une caméra, s’inspirant d’un papillon, pour détecter le cancer

Les chercheurs rapportent la création d’une caméra, dont la vision s’inspire du papillon morpho. Cette caméra peut détecter facilement et rapidement les colorants en lumière infrarouge sur les tissus cancéreux afin que le chirurgien puisse les détecter. La caméra peut être intégrée aux lunettes du chirurgien et son cout est abordable aux alentours de 200 dollars.


Une caméra, s’inspirant d’un papillon, pour détecter le cancer
Crédit : Liz Ahlberg
On pourrait observer plus facilement le cancer qui se cache dans les tissus à travers l’oeil d’un papillon. Des chercheurs de l’Université de l’Illinois à Urbana-Champaign et de l’Université de Washington à Saint-Louis ont mis au point une caméra chirurgicale inspirée de l’oeil du papillon morpho. La minuscule caméra, connectée aux lunettes d’un chirurgien, détecte des signaux infrarouges émis par des colorants se liant aux tumeurs de sorte que le chirurgien peut trouver et enlever tout le tissu cancéreux.

La vision du papillon morpho pour détecter le cancer

La caméra a été testée chez la souris et chez des patients humains atteints d’un cancer du sein. L’étude a été publiée dans la revue Optica. En examinant la façon dont la nature a conçu les systèmes visuels des insectes, nous pouvons résoudre les graves problèmes de la chirurgie du cancer et veiller à ce qu’il n’y ait plus de cellules cancéreuses selon Viktor Gruev, professeur de génie électrique et informatique du Carle Illinois College of Medicine. Cette technologie est plus sensible, plus précise, beaucoup plus petite et moins coûteuse que les instruments actuellement disponibles qui sont approuvés par la FDA pour détecter ces signaux.

Les chercheurs rapportent la création d'une caméra, dont la vision s'inspire du papillon morpho. Cette caméra peut détecter facilement et rapidement les colorants en lumière infrarouge sur les tissus cancéreux afin que le chirurgien puisse les détecter. La caméra peut être intégrée aux lunettes du chirurgien et son cout est abordable aux alentours de 200 dollars.

Crédit : Liz Ahlberg

Beaucoup de chirurgiens comptent sur leur vue et leur toucher pour trouver des tissus cancéreux pendant la chirurgie selon Gruev. Les grands hôpitaux ou les centres de traitement du cancer peuvent également utiliser des agents fluorescents expérimentaux proches de l’infrarouge qui se lient aux tumeurs afin que les chirurgiens puissent les voir sur des écrans spécialisés.

Les équipements actuels sont couteux et difficiles à gérer

Mais ces machines sont coûteuses ce qui pose des problèmes pour de petits hôpitaux et elles sont très grandes ce qui complique leur intégration dans une salle d’opération. Il faut également que les lumières soient atténuées afin que les instruments puissent capter le faible signal fluorescent ce qui rend la tâche difficile pour les chirurgiens.

Les chercheurs rapportent la création d'une caméra, dont la vision s'inspire du papillon morpho. Cette caméra peut détecter facilement et rapidement les colorants en lumière infrarouge sur les tissus cancéreux afin que le chirurgien puisse les détecter. La caméra peut être intégrée aux lunettes du chirurgien et son cout est abordable aux alentours de 200 dollars.

Crédit : Liz Ahlberg

95 % des hôpitaux aux États-Unis ont de petites salles d’opération et quelle que soit la qualité de la technologie actuelle, elle est trop grande et ne peut entrer dans la salle de chirurgie selon Missael Garcia, chercheur postdoctoral à l’Illinois et premier auteur du papier. L’oeil du papillon morpho possède des nanostructures spécialisées qui lui permettent de voir des images multispectrales incluant dans le proche infrarouge. L’équipe de Gruev a construit sa caméra avec les mêmes types de nanostructures en créant une petite caméra capable d’enregistrer simultanément des images aux couleurs régulières et aux signaux proches de l’infrarouge sans avoir besoin de tamiser les lumières de la pièce.

Le papillon peut détecter la lumière infrarouge

Pour faciliter la tâche des chirurgiens, les chercheurs ont intégré la caméra à des lunettes chirurgicales. Le chirurgien met les lunettes, qui intègre notre technologie de caméra bio-inspirée et cela va protéger à la fois leurs yeux et projeter l’information fluorescente quand c’est nécessaire selon Gruev. Les lunettes sont peu coûteuses, car nous pensons qu’elles peuvent couter environ 200 dollars comparés aux 20 000 dollars pour l’instrument le moins cher approuvé par la FDA.

Les chercheurs rapportent la création d'une caméra, dont la vision s'inspire du papillon morpho. Cette caméra peut détecter facilement et rapidement les colorants en lumière infrarouge sur les tissus cancéreux afin que le chirurgien puisse les détecter. La caméra peut être intégrée aux lunettes du chirurgien et son cout est abordable aux alentours de 200 dollars.

Crédit : Liz Ahlberg

Le groupe de Gruev s’est associé à des chirurgiens de l’Université de Washington pour tester la caméra chez la souris et chez l’homme. La caméra a pu détecter des tumeurs du cancer du sein chez la souris en utilisant un colorant fluorescent proche de l’infrarouge qui se lie spécifiquement au type de cancer du sein. Étant donné que la caméra peut capter des signaux sous la surface du tissu, les chirurgiens pourraient même localiser les sites tumoraux à travers la peau.

Une amélioration pour la détection des ganglions lymphatiques

Nous pourrions faire une image avant l’incision et identifier les points d’intérêt potentiels pour minimiser l’incision selon Garcia. Ils ont également testé la caméra pour trouver des ganglions lymphatiques chez des patients humains atteints d’un cancer du sein. Les médecins doivent trouver et biopsier ou enlever tous les ganglions lymphatiques entourant une tumeur pour voir si le cancer s’est propagé selon Gruev. Les médecins utilisent des colorants pour améliorer la visibilité des ganglions lymphatiques. Dans l’étude, les chirurgiens ont utilisé un colorant vert commun qui émet également un signal infrarouge.

Le cancer du sein se propage principalement dans les ganglions lymphatiques. En utilisant du color Indocyanine vert qui s'accumule passivement autour des ganglions, cette caméra, inspirée du papillon, les détecte assez facilement - Crédit : Missael Garcia, Julie Margenthaler and Viktor Gruev

Le cancer du sein se propage principalement dans les ganglions lymphatiques. En utilisant du color Indocyanine vert qui s’accumule passivement autour des ganglions, cette caméra, inspirée du papillon, les détecte assez facilement – Crédit : Missael Garcia, Julie Margenthaler and Viktor Gruev

Ils ont comparé l’efficacité avec laquelle les médecins pouvaient identifier les ganglions lymphatiques chez un patient atteint d’un cancer du sein en recherchant la couleur verte à l’oeil nu, puis en cherchant le signal infrarouge à l’aide de la caméra à oeil papillon. Notre technologie est beaucoup plus rapide parce que l’un des avantages est l’imagerie plus profonde dans le tissu selon Gruev. Parfois, quand ils recherchent une coloration verte, ils cherchent pendant longtemps parce que les noeuds sont en dessous de la surface. Avec la fluorescence, vous pouvez voir à travers la peau ou les tissus et les identifier beaucoup plus rapidement.

Une vidéo démontrant ce que les chirurgiens voient à travers la caméra. La caméra a également découvert des ganglions lymphatiques chez 2 patients que les chirurgiens ne voyaient pas visuellement et les ganglions se sont révélés cancéreux. J’aimerais que la fluorescence verte devienne la norme pour la cartographie des ganglions lymphatiques ce qui a un énorme mérite comparé aux techniques actuelles pour localiser les ganglions lymphatiques selon Gruev. Les chercheurs travaillent à intégrer leur caméra avec des systèmes de caméras endoscopiques. Ils ont également déposé un brevet pour la technologie de la caméra papillon.

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A propos de Jacqueline Charpentier

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Ayant fait une formation en chimie, il est normal que je me sois retrouvée dans une entreprise d'emballage. Désormais, je publie sur des médias, des blogs et des magazines pour vulgariser l'actualité scientifique et celle de la santé.

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