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Un premier pas vers l’imagerie des cellules tumorales circulantes
Cellules tumorales marquées avec des QDs infrarouges. A gauche : ex vivo (barre d’échelle : 5 µm). A droite : In vivo en circulation à environ 1 mm/s dans un vaisseau sanguin, grâce à l’imagerie à porte temporelle.
Réussir à suivre le cheminement de cellules isolées est un enjeu important pour les études biomédicales, notamment dans le cas des cellules tumorales circulantes. Plusieurs techniques existent (imagerie par résonnance magnétique, tomographie PET…) , mais elles sont coûteuses, et ont une sensibilité trop faible pour permettre la détection de signaux issus de cellules uniques. Des chercheurs de l’ESPCI Paris viennent de mettre au point une technique d’imagerie de fluorescence permettant de marquer une cellule et de la suivre in vivo en circulation dans un vaisseau sanguin à des vitesses proches d’un millimètre par seconde. Leurs résultats viennent d’être publiés dans la revue ACS Nano.
Dans le cas de tumeurs solides, certaines cellules cancéreuses peuvent migrer dans les vaisseaux sanguins pour se fixer dans d’autres tissus, et former des métastases. Problème : ces cellules sont rares, et il est très difficile des les suivre dans un flux sanguin, et d’obtenir un signal que l’on peut dissocier du bruit de la mesure.
Des chercheurs du Laboratoire de Physique et d’Etude des Matériaux (ESPCI Paris, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université), et du Laboratoire de Plasticité du Cerveau (ESPCI Paris, Université PSL, CNRS), ont utilisé des nanocristaux fluorescents pour marquer des cellules qu’ils sont parvenus à suivre dans un flux sanguin.
Ces « quantum dots » utilisés pour marquer des cellules ont des propriétés optiques particulières : un temps de vie de fluorescence long, entre 150 et 200 nanosecondes, bien supérieur au temps de vie de la fluorescence naturelle des tissus. Cette propriété, couplée à un microscope résolu en temps, permet donc aux chercheurs de s’affranchir du bruit généré par cette fluorescence ambiante. Par ailleurs, la technique permet de suivre des cellules marquées même à grande vitesse. Jusqu’à présent, certaines techniques analogues étaient utilisées pour suivre des cellules uniques à faible vitesse (de l’ordre du micromètre/seconde). Dans leur étude, les scientifiques sont parvenus à suivre in vivo des cellules circulant 1000 fois plus vite dans des vaisseaux sanguins, avec le flux normal de cellules sanguines.
Maintenant que la technique a fait ses preuves, reste une étape importante : parvenir à cibler spécifiquement les cellules tumorales circulantes in vivo, sans avoir besoin de les marquer ex vivo au préalable. L’équipe espère ainsi s’intéresser par exemple aux effets des médicaments sur des cellules tumorales circulantes chez des modèles animaux. Mais les applications de cette imagerie résolue en temps sont potentiellement nombreuses, comme par exemple l’imagerie quantitative de l’activité enzymatique, du système immunitaire, suivi des cellules souches…
Publication associée :
In Vivo Imaging of Single Tumor Cells in Fast-Flowing Bloodstream Using Near-Infrared Quantum Dots and Time-Gated Imaging
Thomas Pons, Sophie Bouccara, Vincent Loriette, Nicolas Lequeux, Sophie Pezet, and Alexandra Fragola
ACS Nano, 2019, 13 (3), pp 3125–3131. DOI : 10.1021/acsnano.8b08463
Contact chercheurs :
Thomas PONS, 
Alexandra FRAGOLA, 