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La détection précoce est un facteur crucial pour la prévention des métastases, mais les biopsies traditionnelles s’avèrent trop souvent à la fois invasives et peu fiables. L’équipe du projet SCALPEL, de l’Institut de micro-électronique et composants (IMEC) en Belgique, entendait révolutionner ce processus grâce à un simple test sanguin (ou «biopsie liquide») qui peut fournir des informations complètes sur le type de cancer dont souffre le patient et sur sa progression, offrant ainsi l’espoir d’une intervention précoce et plus précise.
Liesbet Lagae, coordinatrice du projet et directrice de la R&D en sciences de la vie à l’IMEC, explique: «Trouver des cellules cancéreuses métastatiques dans le sang revient à chercher une aiguille dans une botte de foin. Nous voulions développer une puce capable de les trouver et de les trier afin d’analyser et d’identifier le sous-type de cancer. Plutôt que de procéder à une biopsie traditionnelle, une «biopsie liquide» ou un test sanguin nous fournirait toutes les informations nécessaires».
Une vision révolutionnaire
SCALPEL s’était fixé l’ambitieux objectif de créer une plateforme miniaturisée capable d’isoler et d’analyser des cellules cancéreuses métastatiques dans des échantillons de sang avec une intervention manuelle minimale. En développant une micropuce compacte capable d’identifier et de trier rapidement chaque cellule, l’équipe espérait accélérer la détection du cancer et personnaliser les traitements pour de meilleurs résultats. Cela révolutionnerait le suivi et le traitement des patients atteints d’un cancer et permettrait de poser un diagnostic sur place, directement dans les hôpitaux.
L’équipe a, pour ce faire, intégré deux techniques avancées sur une puce microfluidique. La première est le Gentle Microfluidic Sorting (tri microfluidique en douceur): un interrupteur à bulles, activé thermiquement, dirige doucement les cellules vers différentes sorties microfluidiques, minimisant ainsi les dommages cellulaires tout en assurant un tri rapide. La seconde est la Lens-Free Detection (détection sans lentille), une méthode non invasive qui analyse la forme des cellules à l’aide d’un guide lumineux et d’un capteur numérique pour différencier les cellules cancéreuses des cellules immunitaires.
Du simple concept au succès clinique
Lors d’essais en laboratoire, l’outil a pu trier un taux élevé de cellules et a détecté de manière fiable les lignées de cellules cancéreuses métastatiques et les lignées de cellules immunitaires. L’étape suivante a consisté à tester leur méthodologie sur des échantillons de sang de patients. En collaboration avec les cliniciens An Coosemans et Dirk Timmerman de l’hôpital universitaire KU Leuven à Louvain, l’équipe a testé sa technologie sur des biopsies de patientes souffrant d’un cancer de l’ovaire.
SCALPEL a dépassé les attentes, il a en effet découvert que la puce pouvait également identifier plus que des cellules cancéreuses métastatiques.
«Nous avons découvert que l’outil détecte également les signatures immunitaires des patientes souffrant d’un cancer de l’ovaire», explique Liesbet Lagae. Ces relevés peuvent être utilisés pour évaluer la réponse de la patiente à la thérapie.
L’initiative SCALPEL a franchi une nouvelle étape en contribuant à une étude de preuve de concept du Conseil européen de la recherche, qui démontre que la même puce pouvait identifier et trier les cellules immunitaires, qui pouvaient ensuite être reprogrammées en puissants lymphocytes T pour attaquer le cancer.
Cette découverte inaugure des traitements personnalisés, où les cellules immunitaires du patient pourraient être adaptées pour traiter des cancers spécifiques, ce qui renforcerait la réponse immunitaire unique de chaque patient.
Prototype et potentiel
Le projet a été confronté à divers défis techniques et cliniques, et a notamment dû veiller à ce que la technologie s’intègre de manière homogène à la pratique clinique.
Le fait d’avoir surmonté ces obstacles a largement contribué à la réussite du projet. La collaboration de l’équipe avec Sarcura, une nouvelle start-up autrichienne, contribue à faire progresser le prototype de la puce vers la phase de développement d’un produit, avec le potentiel de révolutionner la thérapie cellulaire immunitaire. Ce trieur de cellules compact de haut débit pourrait ouvrir la voie à de futures thérapies cellulaires plus efficaces et plus abordables.
SCALPEL ne cesse d’évoluer et ses applications potentielles sont vastes. La technologie est suffisamment évoluée pour rapprocher de la réalité des traitements personnalisés de pointe contre le cancer, les rendre plus accessibles et transformer la façon dont nous luttons contre le cancer. Dans ce contexte, Daniela Buchmayr, Directeur général de Sarcura, prévoit une mise sur le marché de la première micropuce trieuse de cellules dès 2027.