Capteur par fibre optique infra rouge pour analyse biologique in vivo et in-situ – FIR-MED

Pour valider la pertinence du capteur FIR-MED, trois axes de recherche sont nécessaires :
1. Le premier biologique, avec la validation de la discrimination diagnostique : Recueil de signatures infra rouge de cultures de cellules tumorales en laboratoire et de liquides d’ascites chez des patients cirrhotiques graves.
A l’aide de capteurs et d’un spectroscope de laboratoire, plusieurs dizaines de spectres vont être recueillis.
2. Le second technologique afin de tester un matériel utilisable en routine pour la spectroscopie infra rouge, ne demandant notamment pas de refroidissement à l’azote liquide, et d’algorithmes statistiques permettant de classifier les signatures de sujets sains de celles de sujets malades.
3. Enfin un troisième axe matériau, pour valider les performances de la fibre optique.
Cela comprend des tests de résistance mécanique pour garantir la durabilité du capteur, des tests optiques pour confirmer la robustesse du procédé de fabrication du verre, en stimulant des défaillances, et enfin des tests biologiques pour garantir son innocuité, en testant son implantation dans des animaux de laboratoire.

Certains travaux ont déjà permis de mettre en évidence des résultats intéressants.
Ainsi, nous avons pu déterminer les conditions de réalisation des fibres optimisant leur tenue mécanique et les résultats préliminaires des tests de toxicité montrent une absence d’effet négatif sur l’organisme des souris.
Par ailleurs, les mesures sur cellules tumorales permettent d’entrevoir une discrimination entre les cellules différentiées et les cellules proliférantes, signes de tumeurs.

Ces premiers résultats, combinés aux recherches préliminaires effectuées, confirment qu’il est possible d’envisager l’utilisation de capteur infra rouge pour effectuer des diagnostics médicaux.
Une société est en cours de création pour développer un matériel industriel, recevant le marquage CE, utilisable en milieu hospitalier.

Comme évoqué ci-dessus, les résultats de ces travaux vont permettre l’essaimage d’une société qui proposera sur le marché un diagnostic médical innovant. Ce dispositif sera plus rapide et/ou moins invasif que les procédures standard actuelles, notamment dans le cas de maladies chroniques, des maladies infectieuses ou pour la détection de tumeurs.

RAS

Le projet FIR-MED a pour but de valoriser les travaux effectués depuis plus de 10 ans par le Laboratoire Verres et Céramiques –UMR CNRS 6226 et l’équipe Fer et Foie U522 de l’INSERM CHU pontchaillou, dans le domaine de la spectroscopie d’ondes évanescentes infra rouge par fibre optique (Fiber Evanescent Wave Spectroscopy). Ces travaux ont démontré qu’il est possible de détecter in situ des anomalies spectrales reflétant divers état métaboliques chez l’animal ou encore une prolifération bactérienne.
En effet, Le domaine du rayonnement lumineux moyen infrarouge contient l’essentiel des signatures spectrales des molécules biologiques au travers de leurs groupements chimiques. Une analyse par FEWS permet donc de recueillir une empreinte biologique très complète du milieu étudié.
La littérature scientifique confirme que des tumeurs ou des états pathologiques peuvent être détectées ex situ par spectroscopie infra rouge dans la plupart des tissus ou sérums des organes humains (colon, œsophage, estomac, poumon, cerveau, peau, sein, utérus, prostate, os…).
La seule barrière au développement de la spectroscopie infra rouge pour des applications diagnostiques est l’absence de capteur permettant une analyse in situ. Un tel capteur compact et sensible à été développé par le LVC, son architecture et son procédé de fabrication font l’objet d’un brevet déposé en 2010. Ce capteur d’envisager le développement d’un outil diagnostic puissant donnant IN SITU et IN VIVO LA SIGNATURE METABOLIQUE COMPLETE d’un milieu biologique.
Le gain pour le patient est de deux ordres :
1 – Il s’agit d’une procédure faiblement invasive, ce qui réduit les risques, en supprimant par exemple celui engendré par les lésions créées lors de prélèvements de biopsies.
2 – Le FEWS donne un résultat immédiat, en supprimant le besoin d’une analyse en laboratoire. Le praticien peut donc mettre en œuvre un traitement adapté sur le champ ; ce qui permet de gagner un temps précieux, dans le cas de développement d’infections aigües dans les articulations par exemple.
Des tests sont en cours pour valider ces principes in situ, financés par un fond régional et européen. Dans le cadre de l’ANR émergence, nous souhaitons lever les dernières barrières scientifiques pour envisager la production d’un système commercialisable, en :
I) levant les verrous techniques empêchant de produire de façon robuste le verre nécessaire à un capteur performant et sûr pour le patient,
ii) définissant les éléments qui entreront dans la conception de la chaine de mesure en aval du capteur,
iii) ou encore démontrant que la spectroscopie FEWS peut non seulement se substituer aux méthodes actuelles mais aussi fournir un diagnostic plus complet ou plus précoce. Nous travaillerons pour ce dernier point sur des cas d’hépato-gastroentérologie.
En plus de la cellule de valorisation de l’université, des partenaires issus de l’industrie optique et médicale ont été identifiés et intégrés au projet, afin de créer à terme une entreprise fabriquant et commercialisant des systèmes d’analyses basés sur ce principe.