Observer les mélanomes en 3D à l’aide d’un microscope photoacoustique à faible coût

L’imagerie photoacoustique, également connue sous le nom d’optoacoustique, est une technique d’imagerie biomédicale moléculaire émergente qui permet de former des images tridimensionnelles de l’intérieur d’un organisme vivant, de manière non invasive et indolore et sans utilisation de rayonnements ionisants, grâce à l’éclairage. avec des impulsions de lumière laser courtes combinées à la détection des ondes ultrasonores générées par l’absorption de cette lumière dans les molécules à l’intérieur.

Ainsi, grâce à cette technique, on peut sélectionner l’observation de certaines substances spécifiques à l’organisme ou des chromophores endogènes, comme l’hémoglobine, la mélanine, les lipides ou le collagène, entre autres, en choisissant la longueur d’onde ou la couleur du laser à laquelle ces molécules ont une plus grand contraste d’absorption de la lumière par rapport aux tissus environnants.

De plus, cette technique d’imagerie peut bénéficier d’agents de contraste ou de chromophores exogènes pour améliorer les images à plus grande profondeur. Pour ce faire, on utilise des fluorophores ou des nanoparticules liées à des molécules de l’organisme, comme des protéines ou des anticorps, pour obtenir des images plus spécifiques des zones du tissu où se trouve une concentration plus élevée de ces molécules, ainsi que des images fonctionnelles, visualisant l’évolution. des différents processus biologiques.

Des chercheurs de l’Institut d’instrumentation pour l’imagerie moléculaire (I3M), un centre commun du Conseil supérieur de la recherche scientifique (CSIC) et de l’Université Polytechnique de Valence (UPV), toutes ces entités en Espagne, ont obtenu la première image tridimensionnelle images d’un mélanome chez la souris in vivo avec un microscope photoacoustique à faible coût.

Le prototype a été construit par cette équipe de scientifiques dans le but d’obtenir des images de mélanomes à plusieurs millimètres de profondeur sous la peau et à haute résolution (entre 50 et 75 microns). Ce microscope peut aider au diagnostic précoce de maladies dermatologiques telles que le mélanome, le type de cancer de la peau ayant le pire pronostic en raison de sa forte probabilité de métastases, par la circulation sanguine ou le système lymphatique.

Le prototype a été créé à partir d’une conception de microscope à très faible coût, avec un brevet délivré début 2024, qui permet l’utilisation de diodes laser pulsées (PLD) de lumière infrarouge (longueur d’onde de 905 nanomètres), comme source semi-conductrice compacte et efficace. laser, au lieu des lasers basés sur des cristaux à l’état solide, encombrants et beaucoup plus coûteux que les PLD, qui sont couramment utilisés dans des microscopes photoacoustiques similaires.

Le projet a été développé par l’équipe dirigée par Juan José García Garrigós, chercheur CSIC au Laboratoire d’échographie (UMIL) de l’I3M. Ce groupe, codirigé par Alejandro Cebrecos, chercheur à l’I3M, est pionnier en Espagne dans la recherche et le développement de l’imagerie photoacoustique. De plus, le professeur Francisco Marco Jiménez, de l’Institut de Sciences et Technologies Animales (ICTA), de l’Université Polytechnique de Valence, a collaboré aux tests, et l’Institut de Biomécanique de Valence (IBV) a participé à la conception du prototype.

Il convient de souligner la participation de Javier Navarro Calvo, qui développe sa thèse de doctorat sur cette technologie à l’I3M, et qui a récemment reçu le Prix Andrés Lara pour jeunes chercheurs au congrès Tecniacústica 2024, tenu dans la ville de Faro (Portugal). .

Tests chez la souris

En juillet dernier, l’équipe de l’I3M a réalisé plusieurs tests d’imagerie in vivo sur des souris avec ce prototype de microscope photoacoustique, grâce auxquels, pour la première fois, des images de mélanome chez la souris ont été obtenues avec cette technologie low-cost basée sur une diode laser pulsée. Selon García Garrigós, « cette technique nous permet d’obtenir des images volumétriques du tissu relativement rapidement, c’est-à-dire en quelques minutes pour environ un millimètre cube. Tout cela grâce à sa conception à balayage laser avec miroirs. De plus, la fidélité de l’image en profondeur est obtenue grâce au développement de nouveaux algorithmes de traitement, basés sur la compensation de la réponse à l’impulsion spatiale, en attendant leur publication dans des revues académiques spécialisées.

L’I3M a obtenu les premières images 3D de mélanome chez la souris grâce à un microscope photoacoustique à faible coût. (Images : I3M/CSIC/UPV)

Actuellement, souligne le scientifique de l’I3M, « des travaux sont en cours pour faire évoluer le prototype, avec une conception plus portable visant clairement à faciliter sa pratique clinique, en plus d’ajouter une autre source laser à longueur d’onde visible, en le transformant en un double microscope photoacoustique avec qui, outre les mélanomes, les réseaux vasculaires environnants seront observés avec une sensibilité beaucoup plus grande que dans le prototype actuel, ce qui permettrait par exemple de voir une éventuelle angiogenèse associée à l’évolution tumorale, améliorant ainsi la précision du diagnostic. (Source : Université Polytechnique de Valence)