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Utiliser les tatouages biomédicaux pour prédire le cancer ?

Les chercheurs de l’École polytechnique fédérale de Zurich (EPFZ) ont mis au point un système d’alerte précoce pour les quatre types de cancer les plus courants. Lorsqu’une tumeur se développe, une tache visible se forme sur la peau.

Outre les maladies cardiovasculaires, le cancer est aujourd’hui la première cause de mortalité dans les pays industrialisés. De nombreux patients ne sont diagnostiqués que lorsqu’une tumeur est déjà bien avancée. Cela réduit souvent massivement les chances de guérison : le taux de guérison du cancer de la prostate est de 32 %, contre seulement 11 % pour le cancer du côlon. La détection fiable et précoce de ces tumeurs permettrait non seulement de sauver des vies, mais aussi de réduire le nombre de thérapies coûteuses et stressantes.

Les chercheurs dirigés par Martin Fussenegger, professeur au Département des biosystèmes de l’ETH Zurich à Bâle, présentent maintenant une solution possible à ce problème : un réseau de gènes synthétiques qui fonctionne comme un système d’alerte précoce. Il détecte les quatre cancers les plus courants — prostate, poumon, côlon et sein — à un stade très précoce, même lorsque les niveaux de calcium dans le sang sont élevés en raison du développement de la tumeur.

L’excès de calcium stimule la production de mélanine.

Le système d’alerte précoce consiste en un réseau génétique que les biotechnologistes ont intégré dans les cellules du corps humain, qu’ils ont ensuite emballé dans un implant. Le réseau génique encapsulé est ensuite implanté sous la peau, où il surveille en permanence le niveau de calcium dans le sang.

Dès que le taux de calcium dépasse un certain seuil sur une plus longue période de temps, une cascade de signalisation est déclenchée, qui déclenche la production de la mélanine, une substance bronzante propre à l’organisme, dans les cellules génétiquement modifiées. En conséquence, une tache brune de foie se forme dans la peau, qui est visible à l’œil nu.

La tache hépatique apparaît bien avant que le cancer correspondant ne puisse être détecté avec les diagnostics conventionnels. « Un porteur d’implant doit ensuite se rendre chez le médecin pour obtenir des éclaircissements lorsque la tache apparaît », explique M. Fussenegger. La tache n’est pas une raison de paniquer : « L’éruption ne signifie pas que la personne va bientôt mourir », souligne le professeur de l’ETH. La tache signifie simplement que des clarifications et, si nécessaire, un traitement sont nécessaires.

Les chercheurs ont utilisé le calcium comme indicateur du développement des quatre cancers. Ceci est fortement régulé dans le corps. Les os, par exemple, servent de tampons qui peuvent compenser les différences de concentration. Cependant, dès qu’il y a trop de calcium dans le sang, cela pourrait être considéré comme un signe avant-coureur de l’un des quatre cancers.

La détection précoce augmente les opportunités

« La détection précoce augmente considérablement les chances de survie », déclare M. Fussenegger. Par exemple, si le cancer du sein est détecté tôt, la probabilité de guérison est de 98 %, mais si la tumeur est diagnostiquée trop tard, seule une femme sur quatre a de bonnes chances de guérison. « De nos jours, la plupart des gens ne consultent un médecin que lorsqu’une tumeur leur cause des problèmes. Alors il est souvent trop tard. »

L’implant présente également un autre avantage : « Il est principalement utilisé pour l’autosurveillance et serait donc rentable », a déclaré le professeur de l’ETH. Cependant, si l’on ne veut pas s’exposer à un stress constant, on peut aussi utiliser un implant dont la tache n’est visible qu’à la lumière rouge. « Le contrôle régulier pourrait aussi bien être fait par le médecin. » L’inconvénient est que la durée de vie d’un tel implant est limitée jusqu’à présent, comme Fussenegger l’a tiré de la littérature. « Selon d’autres études, les cellules vivantes encapsulées durent environ un an. Après cela, il doit être désactivé et remplacé. »

Système d’alerte précoce polyvalent

Jusqu’à présent, l’implant d’alerte précoce est un prototype — le travail publié dans la revue Science Translational Medicine est une étude de faisabilité. Les chercheurs n’ont testé leur système d’alerte précoce que sur des modèles de souris et sur des peaux de porc. Cela a fonctionné de manière fiable. Les taches de foie ne sont apparues que lorsque la concentration de calcium était élevée.

Cependant, les scientifiques bâlois sont encore loin des essais sur l’homme. « La poursuite du développement et, surtout, les essais cliniques sont complexes et coûteux, ce que nous ne pouvons pas faire en tant que groupe de recherche », explique le professeur de l’ETH. Mais à l’avenir, il veut promouvoir la traduction de ses développements afin qu’ils débouchent un jour sur des produits applicables. Pour qu’un tel implant de dépistage du cancer arrive à maturité sur le marché, il s’attend à une période de recherche et de développement d’au moins dix ans.

Le concept de « tatouage biomédical », comme Fussenegger appelle cette nouvelle invention, pourrait également être appliqué à d’autres maladies à développement lent comme les maladies neurodégénératives ou les troubles hormonaux. En principe, les chercheurs peuvent échanger le capteur moléculaire contre d’autres.