L’équipe de Viktor Gruev, professeur d'ingénierie électrique et informatique de l'Université de l'Illinois Urbana-Champaign, et de Shuming Nie, professeur de bio-ingénierie, a observé la nature pour imaginer un capteur d'imagerie capable de différencier les cellules cancéreuses des saines avec une confiance de 99 %.

"Nous nous sommes inspirés du système visuel des papillons, qui sont capables de percevoir plusieurs régions du spectre UV, et nous avons conçu une caméra qui reproduit cette fonctionnalité.", explique le Pr Gruev dans un communiqué de son établissement.

Les cellules cancéreuses ont des signatures UV particulières

Les marqueurs biomédicaux présentent des concentrations différentes dans les tissus cancéreux et les cellules saines. Ils ont donc des signatures spectrales distinctives et peuvent ainsi être différenciés en fonction de leur fluorescence dans le spectre UV. Mais cette propriété était peu utilisée jusqu’à présent. "L'imagerie s’appuyant sur les UV a été limitée et je dirais que c'était le plus grand obstacle à la réalisation de progrès scientifiques.", explique le Pr Nie.

Pour remédier à cela, les scientifiques ont étudié les yeux des papillons. Ces derniers disposent en effet d’au moins 6 classes de photorécepteurs. Ce qui leur permet de percevoir les spectres bleu, rouge, vert, violet ainsi que les différents types d’ultraviolet (inaccessibles aux yeux humains).

S’inspirant des capacités de ces jolis insectes volants, les scientifiques ont mis au point un capteur composé de photodiodes empilées et de nanocristaux de pérovskite (PNC) pouvant repérer les différentes longueurs d'onde dans la gamme UV. En utilisant les signatures spectrales des marqueurs biomédicaux, comme les acides aminés, la nouvelle technologie d'imagerie est parvenue à différencier les cellules cancéreuses des saines avec une efficacité de 99 %.

Capteur UV : il pourrait rendre les opérations plus précises

"Nous avons mis au point cette technologie qui nous permet de voir la lumière UV avec une sensibilité élevée et de distinguer de petites différences de longueur d'onde.", se réjouit le Pr Nie dont les travaux sont parus dans la revue Science Advances, le 3 novembre 2023. Pour les chercheurs, cette nouvelle technologie d'imagerie pourrait être utilisée pendant la chirurgie pour identifier avec précision les tissus cancéreux à enlever. Ce qui permettrait de réduire les risques de récidive du patient.

D’autres applications - dans des domaines différents de la santé - sont également envisagées. "Il existe de nombreuses autres espèces, en plus des papillons capables de voir dans les UV, et avoir un moyen de détecter cette lumière offrira aux biologistes des occasions intéressantes d'en apprendre davantage sur ces espèces, telles que leurs habitudes de chasse et d'accouplement. Mettre le capteur sous l'eau peut aussi aider à mieux comprendre cet environnement. Bien que beaucoup d'UV soient absorbés par l'eau, il y en a encore assez pour qu'il ait un impact et il y a beaucoup d'animaux sous l'eau qui voient et utilisent également la lumière UV.", estiment les auteurs.