Des sondes portables pour traquer les tumeurs au bloc opératoire

Lors de l'ablation d'un cancer, il est crucial pour le chirurgien de savoir si toutes les cellules malades ont réellement été enlevées. De façon toute aussi primordiale, on devra s'assurer que le cancer n'a pas envoyé de micro-métastases dans les ganglions alentour, voire dans le corps tout entier.

En collaboration avec la société Forimtech et le CHUV, l'EPFL a co-développé deux sondes compactes, légères et sans fil, chargées de répondre à ces questions. La première est une version améliorée des sondes utilisées en chirurgie radioguidée (sonde Gamma). L'autre est d'un genre totalement nouveau (sonde Beta) : elle sert à détecter des parties infimes de tissu cancéreux.

D'une taille de 20 centimètres et pesant 100 grammes à peine, ces sondes peuvent être aisément manipulées et insérées dans l'incision lors de l'intervention. A l'image d'un compteur Geiger, le système émet des signaux sonores qui guident les gestes du chirurgien. De quoi traquer avec précision des cibles souvent invisibles à l'œil nu.

Traquer les cellules malignes
La sonde dite «Beta» introduit un nouveau concept, basé sur la détection de particules. Elle peut signaler la présence d'infimes quantités de cellules cancéreuses de la tumeur principale. Après une ablation, le chirurgien utilise le dispositif pour traquer les derniers résidus de cancer.

La sonde cherche en particulier des positons, des particules qui émanent de la substance traçante administrée préalablement au patient, et qui s'est accrochée aux cellules cancéreuses. Les positons ne peuvent traverser qu'1 millimètre de tissu. Leur présence indique dès lors que des cellules cancéreuses se trouvent dans un environnement immédiat.

Avec la sonde Beta, les risques de complications et de dissémination de la maladie sont réduits. L'appareil autorise par ailleurs plus de précision pour les gestes chirurgicaux, préservant une grande partie des tissus sains. Pour l'instant, le dispositif est encore en phase de tests cliniques. Une étude d'une durée de trois ans et portant sur 60 cas est en cours au CHUV, pour mesurer l'efficacité de cette technologie.

A la recherche des ganglions sentinelles et des métastases
Quant à elle, la seconde sonde est une amélioration d'un concept existant. Elle ne détecte pas directement les cellules cancéreuses, mais sert à localiser le ganglion dit «sentinelle», situé près de la tumeur principale. Ce ganglion sert de relai aux cellules cancéreuses qui pourraient voyager dans le corps. Il doit donc être retiré et analysé par les médecins, afin de connaître le stade de la maladie et d'offrir le traitement le mieux adapté au patient.

«Les sondes Gamma nous permettent de retirer uniquement le ganglion sentinelle. Si les analyses démontrent qu'il est sain, cela signifie que la tumeur ne s'est pas propagée», explique Maurice Matter, chirurgien au CHUV.

Plus précise, légère et maniable que ses concurrentes actuelles, la sonde Gamma co-développée à l'EPFL permet de repérer le ganglion sentinelle avec une plus grande rapidité.

La miniaturisation de l'électronique aux mains de l'EPFL
Dans le cas des deux sondes, les chercheurs de l'EPFL se sont chargés du design du dispositif, ainsi que de la miniaturisation de l'électronique. «Il fallait que le système soit assez robuste pour survivre aux méthodes de stérilisation», explique Edoardo Charbon, directeur du Laboratoire d'architecture quantique (AQUA). «La sonde est dotée d'une petite fenêtre à son extrémité, qui détecte les rayons gamma ou les positrons émit par la substance injectée au patient. Un scintillateur convertit l'énergie des rayons en photons, qui sont à leur tour détectés par un capteur ultra-sensible».

Bénéficiant depuis mars 2015 de la marque CE, les sondes ont déjà été utilisées lors d'une trentaine d'opérations au CHUV. Dès cette année, elles seront également testées dans des hôpitaux de toute l'Europe.

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Le projet s'inscrit dans le cadre d'un projet CTI. Il réunit l'expertise en détection de particules de Forimtech, dont les fondateurs sont issus du CERN, l'expertise clinique des spécialistes du CHUV, et les compétences en micro-électronique et en design de puce VLSIdes chercheurs de l'EPFL.
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