Les tumeurs cérébrales peuvent être opérées avec plus de précision grâce à une détermination moléculaire rapide et précise du type de tumeur grâce à l’intelligence artificielle, développée à l’UMC Utrecht. Même lors d’une chirurgie cérébrale, l’empreinte génétique de la tumeur est déterminée en une heure et demie et le neurochirurgien sait mieux jusqu’où couper la tumeur. Cela évite parfois de devoir opérer une seconde fois. La recherche paru mercredi dans la revue scientifique Nature.
Les tumeurs cérébrales sont l’un des cancers les plus mortels, notamment chez les enfants. Aux Pays-Bas, 1 400 adultes et 150 enfants développent chaque année une tumeur cérébrale primitive (qui ne résulte pas de métastases provenant d’une autre tumeur). Si la chirurgie est possible, le chirurgien doit naviguer entre couper autant que possible d’une part et causer le moins de dommages possible aux tissus cérébraux sains d’autre part.
Au moment de prendre cette décision, le sous-type de tumeur cérébrale concerné est très important. Un sous-type est incurable, il est donc préférable d’en supprimer le moins possible. Cela s’applique, par exemple, à un certain type de gliome présentant une mutation spécifique. Mais avec d’autres types de cancer ou sous-types spécifiques, les chances de survie sont bien plus grandes si la totalité de la tumeur est retirée, si nécessaire au détriment de certains tissus sains.
Couper en fines tranches
Il n’est pas possible de déterminer à l’œil nu ou à partir des scans effectués avant l’opération de quel type il s’agit. C’est pourquoi jusqu’à présent, au cours de l’opération, qui peut parfois durer huit heures, un morceau de tissu tumoral est rapidement découpé en fines tranches et examiné au microscope par un pathologiste.
Une autre pièce est envoyée au laboratoire pour analyse génétique. Les schémas chimiques de l’ADN dans la tumeur, appelés méthylation de l’ADN, en disent long sur le type de tumeur. « Cette analyse porte sur l’ensemble du génome et prend quatre jours, souvent même une ou deux semaines », explique le bioinformaticien Jeroen de Ridder de l’UMC Utrecht et de l’Institut Oncode, qui a dirigé l’étude. Parfois, un patient doit passer à nouveau sous le bistouri après le résultat.
De Ridder et ses collègues l’utilisent pour obtenir une image beaucoup plus rapide du profil de méthylation séquençage des nanopores. Il s’agit d’une nouvelle technique peu coûteuse qui permet de déterminer ultra-rapidement la séquence d’ADN. Un brin d’ADN est tiré à travers un minuscule pore d’une membrane. De petits changements de courant indiquent lequel des quatre éléments constitutifs (A, T, C ou G) passe à ce moment-là et si l’un de ces quatre (C) est méthylé ou non. Cet appareil pratique, le MinION de la société britannique Oxford Nanopore, a la taille d’une agrafeuse. De Ridder : « Ce qui est unique, c’est que vous avez déjà accès aux données lors du séquençage, que l’algorithme peut utiliser immédiatement. Avec les séquenceurs traditionnels, vous devez attendre que l’intégralité de l’échantillon ait été traitée.
Avec le MinION, il n’est pas possible de cartographier le génome complet dans le temps limité d’une chirurgie cérébrale. De Ridder et son équipe ont formé un algorithme de telle sorte qu’il puisse toujours établir un diagnostic avec les rares données du dépistage rapide. Pour la formation et les tests de l’algorithme (validation), ils ont utilisé les profils de méthylation d’une centaine de tumeurs du système nerveux central collectées en 2018 sous la direction de chercheurs d’Heidelberg, en Allemagne.
Photo UMC Utrecht
L’algorithme que les chercheurs d’Utrecht Esturgeon a donné le résultat correct pour 45 des 50 échantillons provenant de patients précédemment opérés et diagnostiqués au Centre d’oncologie pédiatrique Princess Máxima. Pour les cinq autres, Sturgeon n’a pas donné de diagnostic – donc pas de mauvais diagnostic non plus. Et pendant l’opération, 18 des 25 enfants et adultes ont pu déterminer correctement de quel sous-type il s’agissait en quatre-vingt-dix minutes.
Pour prouver que l’ensemble de la procédure peut réellement être réalisé en une heure et demie, les chercheurs ont réalisé une vidéo de l’ensemble du processus. Ils ont également publié un version raccourcie de cette vidéo. Après l’appel téléphonique de la salle d’opération, un technicien de laboratoire quitte le laboratoire du centre Princess Máxima et emprunte une passerelle jusqu’à la salle d’opération de l’hôpital pour enfants Wilhelmina de l’UMC Utrecht. Elle revient avec le morceau de tissu tumoral dans une glacière, et après vingt minutes, le morceau est enregistré et entre dans le laboratoire d’ADN. Cinquante minutes après l’appel, l’ADN est chargé dans le MinION. De Ridder : « Nous transmettons les résultats au pathologiste qui examine également les tissus au microscope. Il pose le diagnostic sur la base de toutes les informations et le transmet au chirurgien en salle d’opération.
Le Centre Princess Máxima et l’UMC d’Amsterdam utilisent désormais Sturgeon pour des opérations spécifiques où le diagnostic peut être décisif, explique De Ridder. « En attendant, nous le validons encore plus, avec des données provenant de plusieurs centres en Europe. »
De Ridder espère que ce moyen rapide de diagnostic sera également disponible pour d’autres types de cancer. « En cas de tumeur cérébrale, il est important que vous receviez un diagnostic sur place, car une biopsie ne peut pas être effectuée simplement au préalable. Mais même pour les patients atteints de cancers plus facilement accessibles, attendre une ou deux semaines avant le diagnostic final est très stressant. Avec cette nouvelle méthode, les patients savent où ils en sont en une journée.
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