Des agents doubles pour observer le vivant par imagerie non invasive

La recherche biologique et le diagnostic médical ont connu des avancées importantes ces dernières années, en grande partie grâce au développement de modalités d'imagerie non invasives qui fonctionnent en temps réel, sont simples à utiliser, sans danger et pratiques pour les patients. Parmi celles-ci, la luminescence dans le proche infrarouge (NIR) et l'imagerie photoacoustique (PA) utilisent toutes les deux une excitation lumineuse non ionisante suivie de la détection de signaux d'émission lumineuse (NIR) ou d'ondes acoustiques (PA). L'imagerie par luminescence NIR est une technique très sensible qui permet de visualiser des molécules biologiques avec une résolution élevée (<10 µm) et un bon contraste mais avec une pénétration relativement faible. L’imagerie PA exploite quant à elle des différences d’absorption de la lumière par les molécules biologiques (hémoglobine, lipides, collagène, eau). Selon la configuration et la fréquence du détecteur d'ultrasons utilisé, cette technique peut fournir des informations anatomiques et fonctionnelles complémentaires à l'imagerie moléculaire à des profondeurs allant jusqu'à plusieurs centimètres.

Pour un contraste amélioré, les deux techniques nécessitent des agents d'imagerie possédant une forte absorption dans la plage rouge-NIR. Quelques sondes existent pour chaque type d’imagerie, mais les agents bimodaux compatibles avec les deux techniques sont de plus en plus recherchés. Ils permettraient en effet de suivre précisément des événements biologiques tout en évitant les biais associés à l’utilisation de différentes sondes et le travail de caractérisation de leurs comportements respectifs dans les milieux biologiques : biodistribution, toxicité et cinétique.

Des scientifiques du Centre de biophysique moléculaire à Orléans (CBM, CNRS) ont récemment mis au point le premier exemple de telles sondes offrant d’excellentes propriétés pour les imageries NIR et PA. Ils ont pour cela conçu un complexe d'une terre rare luminescente dans le proche infrarouge, l’ytterbium. Le complexe anionique tétrakis(2-thénoyltrifluoroacétonate) d'ytterbium(III) ([Yb(tta)₄]^–) a été combiné à un chromophore cationique absorbant dans le proche infrarouge, le 1,1'-diéthyl-2,2'-dicarbocyanine (Cy). Après la synthèse et l’analyse des propriétés photophysiques de ce nouveau complexe, ils ont évalué son potentiel en tant qu'agent bimodal pour les imageries NIR et PA dans un modèle fantôme simulant un tissu biologique. Ils ont pu montrer que, lors de l'excitation par une lumière rouge-NIR, ce nouveau complexe encapsulé dans des nanoparticules de polystyrène est capable de générer à la fois une émission d’ytterbium(III) dans le NIR et un signal photoacoustique.

Ces résultats, publiés dans le Journal of the American Chemical Society, ouvrent de nombreuses perspectives d’imagerie pour le diagnostic et la compréhension de mécanismes biologiques fondamentaux dans l’organisme.

* Les fantômes sont des dispositifs permettant de reproduire la majeure partie des caractéristiques (absorption, diffusion, autofluorescence, etc.) du vivant de manière contrôlée pour valider des techniques d’imagerie médicale.

Rédacteur : AVR