Thématiques

L’Unité de Recherche BioSpecT a un objectif de recherche translationnelle qui repose sur trois axes complémentaires : 1) le développement de techniques biophotoniques innovantes, principalement dans le domaine de la spectroscopie vibrationnelle (raman, infrarouge), 2) l’application de ces techniques dans le domaine biomédical pour l’identification in vivo et in vitro de biomarqueurs diagnostiques et pronostiques et l’analyse du microenvironnement tumoral et 3) le développement de méthodes chimiométriques pour le traitement des données spectrales.

L’hypothèse de travail est que l’analyse biophotonique d’un échantillon (tissu, cellule, biofluide) permet d’identifier des altérations de sa composition moléculaire et de sa structure en rapport avec un état pathologique. L’application des techniques spectroscopiques au domaine biomédical nécessite une étroite collaboration entre les physiciens et les cliniciens pour déterminer l’adéquation de la technique avec l’objectif médical et sa pertinence clinique. L’intégration de cliniciens au sein de l’unité BIopSpectT répond à cette exigence.

Les travaux menés dans l’unité ont montré le potentiel de l’histologie spectrale et de l’analyse spectrale des biofluides pour l’identification de biomarqueurs diagnostiques et pronostiques dans le domaine de la pathologie cancéreuse incluant l’étude du microenvironnement tumoral et des mécanismes de résistance au traitement mais également dans le domaine de la pathologie non cancéreuse avec des études démontrant la complémentarité des informations spectrales et anatomopathologiques classiques.

Thématique 1 : Biophotonique et microenvironnement tumoral

Les propriétés mécaniques et structurales du collagène de type I subissent des modifications dans les processus du vieillissement chronologique et pathologique. Nous étudions ces modifications par des mesures des propriétés mécaniques, des approches d’imagerie vibrationnelle et SHG. Ces modifications ont un impact sur le phénotype de la cellule cancéreuse et peuvent constituer un marqueur de la progression tumorale.

D’autres travaux sont menés sur le dialogue bidirectionnel entre les adipocytes et les cellules cancéreuses. Les adipocytes sont prédominants dans le stroma de plusieurs types de cancer. De plus, l’obésité est liée à un risque élevé de cancer et représente un facteur de mauvais pronostic pour cette pathologie. L’objectif est d’étudier par imagerie vibrationnelle le profil lipidique des adipocytes, le transfert de certains lipides vers les cellules tumorales et leur impact sur la progression tumorale.

Enfin, malgré les progrès réalisés dans le traitement du cancer par chimiothérapie, le développement de la résistance conduit souvent à l’échec thérapeutique. La nanovectorisation par squalénisation est l’une des stratégies utilisées pour surmonter cette résistance. Celle-ci permet de contrôler la biodisponibilité et le ciblage du médicament. L’objectif est d’appréhender ce concept par une approche technologique basée sur l’imagerie Raman pour analyser la distribution cellulaire et tissulaire de ces formes thérapeutiques in vitro et in vivo.

Mots-clés : Collagène de type I, adipocytes, progression tumorale, médicament, nanovectorisation

Thématique 2 : Biophotonique diagnostique et pronostique en physiopathologie

Les techniques vibrationnelles de spectroscopie Raman ou infrarouge donnent accès à la composition moléculaire globale d’un échantillon, et peuvent détecter des altérations biochimiques associées à un changement d’état physiopathologique. Un profil spectral est donc potentiellement porteur d’informations diagnostiques. Dans cette finalité, nous développons des méthodes de traitement des données spectrales, basées sur des algorithmes statistiques multivariés. Grâce à ces approches chimiométriques, nous pouvons exploiter la richesse moléculaire des spectres Raman ou infrarouges et ainsi identifier de nouveaux marqueurs « numériques » permettant de détecter une maladie en évaluant sa sévérité, tout en tenant compte de la forte variabilité de la matière biologique. Pour cela, nous nous appuyons sur des modèles matriciels et cellulaires mis au point et caractérisés au sein de la Thématique 1.

Nous nous impliquons également dans des développements instrumentaux en évaluant des systèmes commerciaux ou des prototypes. Par exemple, nous travaillons sur les dernières avancées en imagerie Raman cohérente (Stimulated Raman Scattering) et en analyse déportée (microsonde fibrée pour mesure in vivo sur l’organisme).

Mots-clés : Imagerie spectrale, classification statistique, modèle de prédiction, marqueurs spectroscopiques