Le transducteur d’histotripsie à ultrasons de 700 kHz et 260 éléments utilisé dans le laboratoire du professeur Xu. Crédit : Photo de Marcin Szczepanski/Lead Multimedia Storyteller, Michigan Engineering.
Les tumeurs partiellement détruites par le son ne reviennent pas
Une nouvelle technique mise au point par l’Université du Michigan sur des rats pourrait améliorer les résultats obtenus dans le traitement du cancer et des maladies neurologiques.
Une technologie sonore non invasive mise au point à l’Université du Michigan détruit les tumeurs du foie chez les rats, tue les cellules cancéreuses et stimule le système immunitaire pour empêcher toute nouvelle propagation – une avancée qui pourrait conduire à une amélioration des résultats du cancer chez les humains.
En détruisant seulement 50 à 75 % du volume de la tumeur du foie, le système immunitaire des rats a pu éliminer le reste, sans aucun signe de récidive ou de métastases chez plus de 80 % des animaux.
“Même si nous ne ciblons pas la totalité de la tumeur, nous pouvons la faire régresser et réduire le risque de métastases futures”, a déclaré Zhen Xu, professeur d’ingénierie biomédicale à l’U-M et auteur correspondant de l’étude parue dans Cancers.
Zhen Xu, professeur d’ingénierie biomédicale à l’Université du Michigan, travaille dans son bureau. Les recherches du Dr Xu portent sur le développement de nouvelles techniques à ultrasons pour le traitement du cancer, des maladies cardiovasculaires et des maladies neurologiques. Elle et ses collègues ont mis au point l’histotripsie, une technique d’ablation par ultrasons via une cavitation contrôlée. L’histotripsie est la première technique d’ablation guidée par l’image qui est non invasive, non ionisante et non thermique. Les travaux du Dr Xu vont de la science fondamentale à l’application clinique de l’histotripsie, en passant par le développement de dispositifs et les études précliniques. Crédit : Photo de Marcin Szczepanski/Lead Multimedia Storyteller, Michigan Engineering.
Les résultats ont également montré que le traitement a stimulé les réponses immunitaires des rats, contribuant peut-être à la régression éventuelle de la partie non ciblée de la tumeur et empêchant la propagation du cancer.
Le traitement, appelé histotripsie, concentre de manière non invasive des ondes ultrasonores pour détruire mécaniquement le tissu cible avec une précision millimétrique. Cette technique relativement nouvelle est actuellement utilisée dans un cancer du foie humain. essai aux États-Unis et en Europe.
Dans de nombreuses situations cliniques, la totalité d’une tumeur cancéreuse ne peut être ciblée directement dans les traitements pour des raisons qui incluent la taille, la localisation ou le stade de la masse. Pour étudier les effets de la destruction partielle des tumeurs par le son, cette dernière étude n’a ciblé qu’une partie de chaque masse, laissant derrière elle une tumeur intacte viable. Elle a également permis à l’équipe, composée de chercheurs du Michigan Medicine et de l’Ann Arbor VA Hospital, de montrer l’efficacité de cette approche dans des conditions moins qu’optimales.
Zhen Xu, professeur d’ingénierie biomédicale à l’Université du Michigan (à gauche) et Tejaswi Worlikar, étudiant en doctorat d’ingénierie biomédicale, discutent du transducteur à ultrasons de 700 kHz et 260 éléments qu’ils utilisent dans le laboratoire du professeur Xu. Crédit : Photo de Marcin Szczepanski/Lead Multimedia Storyteller, Michigan Engineering.
“L’histotripsie est une option prometteuse qui peut surmonter les limites des modalités d’ablation actuellement disponibles et fournir une ablation non invasive sûre et efficace des tumeurs hépatiques”, a déclaré Tejaswi Worlikar, doctorant en génie biomédical. “Nous espérons que les enseignements tirés de cette étude motiveront les futures recherches précliniques et cliniques sur l’histotripsie, dans le but ultime de l’adoption clinique du traitement par histotripsie pour les patients atteints de cancer du foie.”
Le cancer du foie se classe parmi les 10 premières causes de décès liés au cancer dans le monde et aux États-Unis. Même avec de multiples options de traitement, le pronostic reste médiocre avec des taux de survie à cinq ans inférieurs à 18% aux États-Unis. La prévalence élevée de récidive tumorale et de métastases après le traitement initial souligne le besoin clinique d’améliorer les résultats du cancer du foie.
Alors qu’une échographie classique utilise des ondes sonores pour produire des images de l’intérieur du corps, les ingénieurs de l’U-M ont été les premiers à utiliser ces ondes pour le traitement. Et leur technique fonctionne sans les effets secondaires nocifs des approches actuelles telles que la radiothérapie et la chimiothérapie.
Zhen Xu, professeur d’ingénierie biomédicale à l’Université du Michigan (au centre) et Tejaswi Worlikar, étudiant en doctorat d’ingénierie biomédicale (à droite) déplacent le transducteur à ultrasons de 700 kHz et 260 éléments qu’ils utilisent dans le laboratoire du professeur Xu. Crédit : Photo de MarcinSzczepanski/conteur multimédia en chef, Michigan Engineering
“Notre transducteur, conçu et construit à l’U-M, délivre des impulsions ultrasonores de grande amplitude et d’une longueur de quelques microsecondes – cavitation acoustique – pour se concentrer sur la tumeur de manière spécifique afin de la briser”, a déclaré Xu. “Les appareils à ultrasons traditionnels utilisent des impulsions de plus faible amplitude pour l’imagerie”.
Les impulsions d’une durée de quelques microsecondes émises par le transducteur de l’UM génèrent des microbulles dans les tissus ciblés, bulles qui se dilatent et s’effondrent rapidement. Ces contraintes mécaniques violentes mais extrêmement localisées tuent les cellules cancéreuses et brisent la structure de la tumeur.
Référence : “Impact of Histotripsy on Development of Intrahepatic Metastases in a Rodent Liver Tumor Model” par Tejaswi Worlikar, Man Zhang, Anutosh Ganguly, Timothy L. Hall, Jiaqi Shi, Lili Zhao, Fred T. Lee, Mishal Mendiratta-Lala, Clifford S. Cho et Zhen Xu, 22 mars 2022, Cancers.
DOI : 10.3390/cancers14071612
Depuis 2001, le laboratoire de Xu à l’U-M a été le premier à utiliser l’histotripsie dans la lutte contre le cancer, ce qui a conduit à l’essai clinique suivant #HOPE4LIVER sponsorisé par HistoSonics, une société dérivée de l’U-M. Plus récemment, les recherches du groupe ont donné des résultats prometteurs sur le traitement par histotripsie de la thérapie du cerveau et de l’immunothérapie.
L’étude a été soutenue par des subventions des National Institutes of Health, de la Focused Ultrasound Foundation, du VA Merit Review, du Forbes Institute for Discovery de l’U-M et du Michigan Medicine-Peking University Health Sciences Center Joint Institute for Translational and Clinical Research.
