L’appareil ‘Worm-on-a-chip’ pourrait un jour aider à diagnostiquer le cancer du poumon

Les chiens peuvent utiliser leur incroyable sens de l’odorat pour détecter diverses formes de cancer dans les échantillons d’haleine, de sang et d’urine humains. De même, en laboratoire, un organisme beaucoup plus simple, le ver rond C. elegans, se faufile vers les cellules cancéreuses en suivant une piste olfactive. Aujourd’hui, les scientifiques rapportent un appareil qui utilise les minuscules vers pour détecter les cellules cancéreuses du poumon. Ce « ver sur puce » pourrait un jour aider les médecins à diagnostiquer le cancer de manière non invasive à un stade précoce.

Les chercheurs présenteront leurs résultats aujourd’hui lors de la réunion de printemps de l’American Chemical Society (ACS).

Le diagnostic précoce du cancer est essentiel pour un traitement efficace et la survie, explique Nari Jang, un étudiant diplômé qui présente les travaux lors de la réunion. Par conséquent, les méthodes de dépistage du cancer doivent être rapides, faciles, économiques et non invasives. Actuellement, les médecins diagnostiquent le cancer du poumon par des tests d’imagerie ou des biopsies, mais ces méthodes ne peuvent souvent pas détecter les tumeurs à leurs premiers stades. Bien que les chiens puissent être entraînés à détecter le cancer humain, ils ne sont pas pratiques à garder dans les laboratoires. Alors Jang et Shin Sik Choi, Ph.D., le chercheur principal du projet, ont décidé d’utiliser des vers appelés nématodes, qui sont minuscules (~1 mm de longueur), faciles à cultiver en laboratoire et dotés d’un odorat extraordinaire, pour développer un test de diagnostic non invasif du cancer.

« Les cellules cancéreuses du poumon produisent un ensemble différent de molécules odorantes que les cellules normales », explique Choi, qui est à l’Université Myongji en Corée. « Il est bien connu que le nématode du sol, C. elegansest attiré ou repoussé par certaines odeurs, nous avons donc eu l’idée que l’ascaris pourrait être utilisé pour détecter le cancer du poumon. » D’autres chercheurs ont placé des nématodes dans des boîtes de Pétri et ajouté des gouttes d’urine humaine, observant que les vers rampaient préférentiellement vers des échantillons d’urine de patients cancéreux.Jang et Choi voulaient créer une forme précise et facile à mesurer du test.

L’équipe a donc fabriqué une puce en élastomère de polydiméthylsiloxane qui avait un puits à chaque extrémité relié par des canaux à une chambre centrale. Les chercheurs ont placé la puce sur une plaque de gélose. À une extrémité de la puce, ils ont ajouté une goutte de milieu de culture provenant de cellules cancéreuses du poumon, et à l’autre extrémité, ils ont ajouté du milieu provenant de fibroblastes pulmonaires normaux. Ils ont placé des vers dans la chambre centrale, et après une heure, ils ont observé que plus de vers avaient rampé vers le milieu du cancer du poumon que vers le milieu normal. En revanche, les vers qui avaient un gène récepteur d’odeur muté appelé odr-3 n’ont pas montré ce comportement préférentiel.

Sur la base de ces tests, les chercheurs ont estimé que l’appareil était efficace à environ 70 % pour détecter les cellules cancéreuses dans des milieux de culture cellulaire dilués. Ils espèrent augmenter à la fois la précision et la sensibilité de la méthode en utilisant des vers qui ont été précédemment exposés à des milieux de cellules cancéreuses et qui ont donc une « mémoire » de molécules odorantes spécifiques au cancer. Une fois que l’équipe aura optimisé le ver sur puce pour détecter les cellules cancéreuses du poumon en culture, elle prévoit de passer à l’analyse de l’urine, de la salive ou même de l’haleine expirée des personnes. « Nous collaborerons avec des médecins pour savoir si nos méthodes peuvent détecter le cancer du poumon chez les patients à un stade précoce », a déclaré Choi. Ils prévoient également de tester l’appareil sur plusieurs formes de cancer.

Dans d’autres études utilisant le ver sur puce, les chercheurs ont identifié les molécules odorantes spécifiques qui attirent C. elegans aux cellules cancéreuses du poumon, y compris un composé organique volatil appelé 2-éthyl-1-hexanol, qui a un parfum floral. « Nous ne savons pas pourquoi C. elegans sont attirés par les tissus du cancer du poumon ou le 2-éthyl-1-hexanol, mais nous supposons que les odeurs sont similaires à celles de leurs aliments préférés », explique Jang.