Imagerie 3D avec résolution micrométrique de nanoparticules dans les métastases cancéreuses

Le traitement du cancer par radiothérapie peut être amélioré en injectant des nanoparticules qui s’accumulent dans les cellules cancéreuses. Cette méthode passe actuellement du laboratoire aux hôpitaux. Cependant, pour le développement de ce nouveau protocole radiologique, il est fondamental de mesurer, en 3D, comment les nanoparticules se distribuent dans les tumeurs et les métastases. Une méthode non-destructive et non-invasive capable d’imager en 3D une grande région à l’échelle du cm avec une résolution entre 1 et 100 microns et un contraste suffisant n’a jusqu’à présent pas été disponible.

Elena Longo et Philippe Zeitoun du groupe FLUX du LOA ont, en collaboration avec des collègues de France, d’Italie, de Russie, du Royaume-Uni et d’Allemagne, démontré que la tomographie à contraste de phase par rayons X est bien adaptée pour combler cette lacune. Ils ont utilisé cette méthode à la ligne de faisceau ID17 de l’Installation européenne de rayonnement synchrotron (ESRF) à Grenoble pour imager pour la première fois avec une résolution micrométrique l’absorption de nanoparticules à base de gadolinium dans des métastases de mélanome sur un cerveau de souris complet. Leurs résultats ont révélé, avec une résolution spatiale beaucoup plus élevée que l’imagerie par résonance magnétique, une distribution hétérogène à l’intérieur des métastases qui peut avoir un impact sur l’efficacité de la radiothérapie. Cela démontre que la tomographie à contraste de phase aux rayons X est une technique fiable pour l’imagerie des nanoparticules, une méthode émergente prometteuse pour l’étude de leur distribution dans les organes.

Elena Longo et al., 3D Spatial Distribution of Nanoparticles in Mice Brain Metastases by X-ray Phase-Contrast Tomography, Frontiers in Oncology 11, 554668 (2021)

False color 3-D image of the concentration of Gadolonium nano-particles inside a mouse brain metastase, a few hours after injection. Red/orange marks the highest concentrations. There are still nano-particles located in the veins attached to the metastase.