Imager la mobilité de nanoparticules infrarouges à ultra-haute résolution pour détecter la fibrose du foie à un stade précoce

  • Recherche
  • LP2N

La cirrhose est une maladie grave qui conduit à la perte irréversible des fonctions physiologiques du foie.  De nombreuses recherches portent aujourd’hui sur la détection de cette pathologie à un stade précoce, appelé fibrose, qui est réversible.  Durant la fibrose, certaines protéines, comme le collagène, s’accumulent de manière toxique dans les interstices entre les cellules hépatiques ; de nos jours, la méthode standard de diagnostic de la fibrose repose justement sur un marquage du collagène pour sa visualisation dans des tranches histologiques. 

 

Dans le cadre d’une collaboration interdisciplinaire, en alliant leurs expertises en nanosciences, en optique, et en hépatologie, des chercheurs des laboratoires LP2N (Institut d’Optique Graduate School, CNRS, Université de Bordeaux) et BRIC (Université de Bordeaux, INSERM) avec le soutien du laboratoire RESTORE (INSERM, CNRS, EFS, Université P. Sabatier) ont observé les encombrements nanométriques formés dans les espaces interstitiels du foie à un stade précoce de la fibrose chez la souris.

Cartographie de l’espace interstitiel

Pour cela, les chercheurs ont injecté dans des tissus hépatiques des nanoparticules avec des propriétés de fluorescence bien particulières, les nanotubes de carbone luminescents dans le proche infrarouge, qui permettent la visualisation par microscopie de particules individuelles dans le tissu profond sans être gêné par le fort signal de fond qui provient habituellement de l’irrigation sanguine du foie.  Ces nanotubes, qui offrent une grande flexibilité pour leur excitation optique, ont par ailleurs une forme effilée leur permettant de se déplacer dans l’espace interstitiel.  En imageant ces particules et en reconstruisant les trajectoires de leurs explorations à l’échelle nanométrique, les chercheurs ont obtenu une cartographie de l’espace interstitiel à des précisions jamais obtenues.  Cette cartographie donne deux résultats remarquables.  Premièrement, à un stade précoce de la maladie, alors même que le collagène n’est visible qu’à certains endroits, l’espace exploré à travers tout le tissu est déjà réduit en taille.  De plus, cette réduction de la taille de l’espace exploré ne s’accompagne pas d’une diminution de la vitesse locale d’exploration des particules : les particules parcourent un espace réduit parce qu’elles rencontrent plus souvent des obstructions au cours de leur exploration et non parce que leur diffusion est ralentie par le collagène déposé comme cela était envisagé. Ce travail est paru dans la revue Nanoletters et a été mis en ligne dans la section dès que publiable (ASAP).

La détection de nanotubes de carbone diffusant dans l’espace interstitiel de tissus de foie et l’analyse de leurs mouvements nanométriques (en jaune) permettent de détecter la présence de fibrose hépatique à un stade très précoce dans un modèle murin.  (Colorations violette et bleue: cellules hépatiques).
Crédits : LP2N.

Vers un diagnostic précoce de la fibrose du foie

Ce travail constitue un premier jalon vers la mise au point d’une méthode de diagnostic précoce, où les changements des propriétés de l’espace interstitiel pourraient être visualisées dans l’ensemble du tissu (contrairement au marquage du collagène, qui est hétérogène).  Il apporte également des informations nouvelles sur la physique de ces changements, en distinguant les modifications topologiques (présence d’obstructions) et biochimiques (changements de la vitesse locale d’exploration).

Nanoletters à paraître :

Identification of early-stage liver fibrosis by modifications in the interstitial space diffusive microenvironment using fluorescent single-walled carbon nanotubes. A. Lee, A. A. Simon, A. Boyreau, N. Allain-Courtois, B. Lambert, J.-P. Pradère, F. Saltel, L. Cognet

Site réalisé par Intuitiv Interactive