Une nouvelle méthode d’IRM utilise du glucose modifié pour « éclairer » le cancer du pancréas

Le cancer du pancréas est difficile à détecter, en partie parce que le pancréas se trouve profondément dans la cavité abdominale dans une position qui peut varier d’une personne à l’autre ; les tumeurs pancréatiques peuvent donc rester cachées jusqu’à ce qu’il soit trop tard pour être traitées. Aujourd’hui, des chercheurs de l’Institut des sciences Weizmann démontrent comment une approche émergente d’imagerie par résonance magnétique (IRM) pourrait faire « s’éclairer » les tumeurs pancréatiques lors des examens IRM.

La recherche est publiée dans la revue Avancées scientifiques.

Semblable aux tests de tolérance au glucose, qui peuvent indiquer l’apparition du diabète en mesurant la façon dont le corps digère le sucre, la nouvelle méthode d’IRM suit la façon dont les cellules « mangent », c’est-à-dire métabolisent le glucose.

Il y a près d’un siècle, le scientifique juif allemand et lauréat du prix Nobel Otto Warburg a découvert que les tumeurs consomment des quantités inhabituellement importantes de glucose par rapport à la plupart des cellules non cancéreuses. Il a également remarqué que la plupart du glucose consommé par les tumeurs fermente en lactate, un phénomène connu sous le nom d’effet Warburg.

En montrant comment l’IRM peut être utilisée pour distinguer et cartographier les produits métaboliques spécifiques qui, en raison de l’effet Warburg, apparaissent uniquement dans les cellules cancéreuses, la nouvelle méthode d’IRM de Weizmann pourrait offrir un moyen de « vérifier » et d’identifier la présence de cancer du pancréas. Cette méthode pourrait conduire à une détection plus précoce, à un meilleur traitement et à des résultats plus prometteurs pour les patients atteints d’un cancer du pancréas.

Une nouvelle chimie pour suivre le métabolisme du glucose

La recherche, menée à l’aide de modèles de rongeurs atteints d’un cancer pancréatique agressif, a été réalisée dans le laboratoire du professeur Lucio Frydman du département de physique chimique et biologique de Weizmann, en collaboration avec le professeur Avigdor Scherz du département des sciences végétales et environnementales.

Pour développer la nouvelle méthode d’IRM, les scientifiques ont utilisé un glucose chimiquement modifié contenant un isotope stable de l’hydrogène appelé deutérium. Avant l’analyse, ce glucose modifié a été injecté dans la circulation sanguine de souris atteintes d’un cancer du pancréas.

Selon Frydman, la méthode pourrait surpasser les techniques traditionnelles d’IRM ou de tomographie par émission de positons (TEP), qui ont toutes deux de mauvais résultats en matière d’identification des tumeurs pancréatiques.

“L’IRM traditionnelle ne parvient pas à détecter les tumeurs pancréatiques car, même lorsque des agents de contraste externes sont ajoutés, l’analyse n’est pas suffisamment spécifique pour mettre en évidence la présence et l’emplacement du cancer”, explique Frydman.

“Les médecins ne peuvent pas voir la tumeur tant que le patient n’en ressent pas les effets. Même lorsque l’analyse indique une anomalie, elle ne peut souvent pas être distinguée d’une inflammation ou d’un kyste bénin. De même, on ne peut pas nécessairement faire confiance aux TEP car une analyse positive ne signifie toujours que le patient a un cancer, et un TEP négatif ne signifie pas toujours que le patient n’a plus de cancer”, explique-t-il. Il ajoute que les soins préventifs standards pour le cancer du pancréas impliquent des tomodensitogrammes et des IRM périodiques, souvent accompagnés de biopsies endoscopiques invasives et inconfortables, mais cette approche combinée fonctionne rarement.

Cherchant à combler le vide laissé par ce manque de méthodes de diagnostic, Frydman et son équipe ont entrepris de découvrir de nouvelles signatures du cancer du pancréas en utilisant l’IRM pour cartographier les différentes manières dont les tissus normaux et cancéreux métabolisent le glucose.

“Nous aimons tous le sucre – qui peut dire non à une bonne coupe glacée”, dit Frydman. “Dans les cellules saines, le produit final de la digestion du glucose est le CO₂, le gaz que nous expirons lorsque nous expirons. Mais Otto Warburg a découvert que les cellules cancéreuses ne mangent pas « complètement » le glucose. Au lieu de cela, la digestion du glucose s’arrête à un point intermédiaire pour produire du lactate, une molécule censée jouer un rôle important dans la division et la prolifération des cellules cancéreuses. »

Frydman explique que l’arrêt à ce point médian de la digestion du glucose amène les cellules cancéreuses à produire moins d’énergie que les cellules normales. Cependant, ce « style d’alimentation » confère aux cellules cancéreuses un avantage en matière de survie : la présence de lactate aide grandement les cellules cancéreuses à se multiplier et à détruire les tissus environnants.

“Notre objectif était d’utiliser ce fait, ainsi que l’IRM, pour révéler les emplacements spécifiques où le lactate est produit, identifiant ainsi la présence et l’emplacement des cellules cancéreuses et des tumeurs.”

« Solutions de contournement » pour augmenter la sensibilité de l’IRM

Mais il y avait un problème : la quantité de lactate produite dans les cellules cancéreuses était bien inférieure au seuil de détection de l’IRM conventionnelle, qui mesure les protons abondants dans l’eau contenue dans les tissus scannés. Pour localiser le lactate, la technologie de numérisation doit surmonter l’énorme signal créé par l’eau elle-même, qui a une concentration de protons environ 100 000 fois supérieure à celle du lactate produit par l’effet Warburg.

“En IRM conventionnelle, le signal de l’eau est tout simplement aveuglant et le lactate, la carte de visite des cellules cancéreuses, n’est pas détecté”, explique Frydman.

Pour surmonter ce problème, lui et son équipe ont introduit deux solutions. Premièrement, ils ont échangé les protons du glucose avec du deutérium, qui est une forme non radioactive de l’hydrogène. Lorsque ce glucose « deutériisé » était « mangé » par les cellules cancéreuses, il produisait du lactate deutériisé, qui se rapprochait beaucoup plus de la production d’un signal IRM lisible, car il n’était plus noyé par le signal des protons véhiculés par l’eau.

Ces signaux de lactate, cependant, étaient encore trop faibles pour être détectables dans toutes les tumeurs, sauf les plus grosses. Pour améliorer suffisamment la sensibilité pour cartographier la présence de lactate deutérisé, les scientifiques ont développé des approches combinées expérimentales et de traitement d’images qui ont amélioré la sensibilité de plus d’un ordre de grandeur, permettant à « l’IRM au deutérium » de détecter même de très petites quantités de ces « falsifiés ». molécules de lactate.

Les résultats de la technique d’IRM au deutérium de Frydman étaient limpides : même de faibles concentrations de lactate deutéré produisaient des analyses dans lesquelles des régions bien éclairées montraient des tumeurs de taille millimétrique, tandis que l’analyse restait “sombre” partout ailleurs. Frydman et son équipe ont également découvert que leur approche était beaucoup plus sensible qu’une technique d’IRM concurrente qui cherche à identifier le cancer en surveillant uniquement l’étape finale du processus de digestion du glucose dans les cellules cancéreuses.

Soulignant que ces travaux ont été réalisés sur des modèles animaux et que ses découvertes technologiques doivent être confirmées chez des patients humains, Frydman estime que l’IRM au deutérium offre un nouvel horizon pour une détection améliorée et précoce du cancer du pancréas. Il ne propose cependant pas de remède.

“De futures études cliniques, que nous prévoyons de démarrer dès que possible, pourraient montrer que l’IRM au deutérium est une modalité de diagnostic précoce qui sauve la vie des individus possédant une prédisposition génétique à cette horrible maladie”, déclare-t-il.

“Même si le cancer n’est pas détecté à temps, l’IRM au deutérium aidera à mesurer les taux de conversion du glucose en lactate. Cela pourrait fournir une mesure cruciale pour prédire l’utilité de certains traitements, ou même déterminer si un traitement fonctionne. Cela pourrait faire de l’IRM au deutérium une méthode privilégiée pour diagnostiquer les tumeurs pancréatiques difficiles à identifier et choisir le traitement qui générera le meilleur pronostic.