Si les crises cardiaques lançaient un signal d’alarme, les patients auraient de meilleures chances de les éviter. C’est l’idée derrière une nouvelle technique d’imagerie développée par une équipe de chercheurs dirigée par Spartan.
Nous projetons de la lumière dans une artère où nous avons délivré certains types de particules capables d’absorber cette lumière. En tant que produit de la libération de cette énergie, ils peuvent littéralement nous crier dessus d’une manière que nous pouvons détecter et utiliser pour créer des images 3D. »
Bryan Smith, professeur agrégé, Michigan State University’s College of Engineering
Pour être clair, le signal sonore n’est pas audible pour les oreilles humaines, mais il est facilement capté par un transducteur à ultrasons. Grâce à Smith et ses collègues, cette technique peut désormais être utilisée pour imager directement les plaques d’athérosclérose, le terme médical désignant les amas graisseux qui s’accumulent dans les artères et peuvent entraîner des accidents vasculaires cérébraux et des crises cardiaques.
Les chercheurs ont présenté la nouvelle technique chez la souris, la première étape vers l’avancement de la technologie pour une utilisation chez l’homme. L’équipe a publié ses résultats dans un article désormais disponible en ligne dans la revue Advanced Functional Materials. Le journal présentera également le travail comme une histoire de couverture dans un numéro de septembre.
« La puissance de notre nouvelle technique réside dans sa sélectivité », a déclaré Smith, qui est le directeur du Translational NanoImmunoEngineering Lab situé à l’Institute for Quantitative Health Science and Engineering, ou IQ de MSU.
« Il existe certainement d’autres méthodes pour imager les plaques, mais ce qui distingue cette stratégie, c’est qu’elle est cellulaire », a déclaré Smith. « Nous examinons spécifiquement les cellules – appelées macrophages et monocytes – ; qui sont les plus responsables de la vulnérabilité d’une plaque en premier lieu. »
Bien qu’il soit difficile de prouver si une plaque particulière est responsable d’un accident vasculaire cérébral ou d’une crise cardiaque chez un patient, l’idée dominante est que les plaques vulnérables sont les plus dangereuses, a déclaré Smith. Ce sont des plaques inflammatoires qui peuvent se rompre et par conséquent bloquer les vaisseaux sanguins.
En plus des dépôts graisseux, les plaques vulnérables contiennent également de nombreuses cellules immunitaires, notamment de nombreux macrophages et monocytes. Smith et son collègue ont développé des nanoparticules – ; de minuscules tubules constitués d’atomes de carbone – ; qui recherchent naturellement et spécifiquement ces cellules.
En injectant les particules dans des souris, les chercheurs envoient les tubes à la recherche de cellules immunitaires spécifiques qui se rassemblent en plaques. Les chercheurs peuvent ensuite projeter une lumière laser dans les artères. S’il y a une plaque présente, les particules absorberont la lumière et émettront des ondes sonores. Les chercheurs utilisent ensuite ce signal acoustique pour localiser et visualiser la plaque.
« Si vous regardez un vaisseau sanguin normal par rapport à un vaisseau avec une plaque, il y a beaucoup plus de macrophages et de monocytes dans celui avec la plaque », a déclaré Smith. « Et notre méthode examine vraiment les monocytes et les macrophages. Pratiquement aucun autre type de cellule n’absorbe les nanoparticules. »
L’idée derrière le couplage de la lumière et du son, connue sous le nom d’effet photoacoustique, remonte à Alexander Graham Bell à la fin des années 1800, a déclaré Smith. Pourtant, pour passer de cette idée à un diagnostic médical, il a fallu le développement de technologies cruciales telles que les lasers et les ultrasons. La technique arrive maintenant à maturité avec la Food and Drug Administration approuvant une machine d’imagerie photoacoustique pour détecter le cancer du sein plus tôt cette année.
À l’avenir, les médecins pourront imager les plaques artérielles de manière précise et non invasive grâce aux innovations de Smith et de son équipe avec les nanoparticules. Des chercheurs des universités de Stanford et d’Emory ont rejoint Smith sur le projet.
Ce progrès passionnant en nanomédecine n’a été possible que grâce à notre équipe d’experts multidisciplinaire. À l’heure actuelle, il n’existe aucun moyen efficace de localiser et de traiter avec précision les plaques vulnérables avant qu’elles ne conduisent à une crise cardiaque ou à un accident vasculaire cérébral. Nous espérons que nos études aideront à changer cela. »
Eliver Ghosn, collaborateur du projet et professeur adjoint, Emory University School of Medicine et Lowance Center for Human Immunology
Du point de vue du traitement, le laboratoire de Smith a également déjà montré qu’il peut emballer leurs nanoparticules avec un médicament utilisé pour combattre les plaques. À l’avenir, l’équipe explorera l’utilisation de ces particules pour aider à l’imagerie et à la délivrance d’un traitement.
« Alors vous pourriez demander, pouvez-vous connecter ces idées, développer une combinaison d’une thérapie et d’un diagnostic? Je pense que la réponse est absolument oui », a déclaré Smith. « Il y a beaucoup de potentiel dans ce domaine. C’est dans le pipeline. »
