Tous les cancers ne sont pas égaux : mieux observer les tumeurs
Une méthode basée sur l'IRM détecte les échanges d'eau dans les cellules tumorales pour mesurer leur malignité
Le cycle de l'eau à travers les transporteurs membranaires est une caractéristique du métabolisme cellulaire et est potentiellement d'une grande importance diagnostique pour la caractérisation des tumeurs et d'autres maladies. Dans la revue Angewandte Chemie, une équipe de recherche italienne a présenté une nouvelle méthode basée sur l'IRM pour évaluer cet échange d'eau. Grâce à cette méthode, ils ont pu estimer le degré de malignité et le succès des traitements dans des modèles de tumeurs chez la souris.
© Wiley-VCH
Tous les cancers ne sont pas égaux. Selon le type de tumeur, un traitement donné peut être efficace ou échouer complètement. Pour un traitement ciblé, efficace et le moins agressif possible, il est important de localiser précisément la tumeur et de déterminer son degré de malignité. L'imagerie par résonance magnétique (IRM) fournit d'excellentes images résolues dans le temps et dans l'espace pour la caractérisation des tumeurs. Lors de cette procédure, le patient est allongé dans un "tube" dans lequel se trouve un champ magnétique très puissant. Les spins des protons (les noyaux des atomes d'hydrogène) s'alignent dans ce champ magnétique. Des ondes radio sont diffusées et synchronisent les précessions des spins, en inversant temporairement certains d'entre eux. En fonction de la composition du tissu, cette "magnétisation" est perdue à différents moments (relaxation). Ce phénomène peut être utilisé pour calculer des images en 3D. Les agents de contraste à base de gadolinium réduisent les temps de relaxation. Ces agents sont plus concentrés dans les tumeurs car leurs vaisseaux sanguins sont particulièrement perméables. Cela augmente le contraste et facilite la définition de la tumeur.
Les agents de contraste ne se propagent que dans les compartiments extracellulaires de la tumeur ; ils ne pénètrent pas dans les cellules tumorales. Une équipe dirigée par Giuseppe Ferrauto et Silvio Aime a voulu exploiter cette caractéristique pour déterminer le degré d'échange d'eau à travers la membrane cellulaire. Les cellules tumorales sont plus actives sur le plan métabolique que les cellules saines et possèdent davantage de protéines de transport et de canaux dans leurs membranes cellulaires. Ces protéines permettent également à l'eau d'entrer et de sortir de la cellule, et le degré d'échange d'eau est une mesure de l'agressivité d'une tumeur. Or, l'IRM classique ne peut pas le montrer.
L'équipe de l'université de Turin et de l'IRCCS SDN SynLab de Naples a décidé de travailler avec une nouvelle méthode d'IRM appelée CEST (Chemical Exchange Saturation Transfer). Il y a un échange constant de protons entre l'eau libre et les groupes contenant de l'hydrogène dans les biomolécules, comme les groupes amine de la créatine. Les fréquences radio auxquelles un proton peut être "magnétisé" dépendent de l'environnement chimique de ce proton, de sorte que les fréquences sont différentes pour les protons dans l'eau libre et ceux liés à la créatine, par exemple. Avec une impulsion adaptée, les protons liés à la créatine peuvent être saturés. Ces protons sont échangés et se lient à l'eau libre voisine. Ils conservent ainsi leur "état de magnétisation saturée". Si l'on envoie ensuite des ondes radio à la bonne fréquence pour les protons de l'eau libre, un nombre croissant de ces protons sont déjà magnétisés et ne peuvent pas absorber l'énergie (le signal CEST sur les images IRM). L'absorption diminue jusqu'à ce que l'échange de protons atteigne l'équilibre. Cela permet de tirer des conclusions sur la concentration de créatine et d'autres molécules échangeuses de protons dans une cellule, ce qui peut être utilisé pour le phénotypage du cancer.
Si un agent de contraste est ensuite administré et pénètre dans le compartiment extracellulaire, l'aimantation des protons de l'eau diminue beaucoup plus rapidement. Comme l'eau est échangée à travers la membrane, le nombre de protons d'eau magnétisés à l'intérieur des cellules diminue également plus rapidement. Cela modifie les signaux CEST. Les changements observés après l'ajout d'un agent de contraste reflètent la perméabilité à l'eau de la membrane des cellules tumorales.
L'équipe a testé cette méthode sur des modèles murins de cancer du sein à différents degrés de malignité. Comme prévu, les échanges d'eau observables augmentent à mesure que les tumeurs deviennent plus agressives. À l'intérieur des tumeurs, il a également été possible de différencier les zones de malignité différente. La doxorubicine, un médicament cytostatique, a immédiatement réduit la perméabilité à l'eau.
La méthode mise au point permet donc de mieux comprendre le phénotype des tumeurs et fournit un nouvel outil pour évaluer les résultats de la chimiothérapie.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Publication originale
Enza Di Gregorio, Chiara Papi, Laura Conti, Antonino Di Lorenzo, Eleonora Cavallari, Marco Salvatore, Carlo Cavaliere, Giuseppe Ferrauto, Silvio Aime; "A Magnetic Resonance Imaging‐Chemical Exchange Saturation Transfer (MRI‐CEST) Method for the Detection of Water Cycling across Cellular Membranes"; Angewandte Chemie International Edition, 2024-1-4
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