Traquer les maladies du foie grâce à SOLEIL

Lorsqu’on pénètre dans le synchrotron SOLEIL, c’est d’abord la taille du lieu qui surprend. D’une circonférence de 565 m, cet instrument est dédié à l’étude de… l’infiniment petit ! En son centre : un anneau dans lequel des électrons de très haute énergie circulent à une vitesse proche de 300 000 km/s. Durant cette course, des éléments magnétiques les dévient de leur trajectoire. Ils perdent ainsi de l’énergie, qui se libère sous la forme d’un rayonnement lumineux dit "synchrotron", 10 000 fois plus intense que la lumière solaire ! Ce dernier est guidé vers une vingtaine de sorties, les "lignes de lumière". Les chercheurs utilisent ces lumières à différentes longueurs d’onde (ultraviolet, infrarouge…) pour scruter la matière à l’échelle atomique.

C’est sur la ligne "Lucia" que nous rencontrons François Le Naour, biologiste au Centre Hépato-biliaire de l’hôpital Paul Brousse de Villejuif, venu utiliser le rayonnement synchrotron dans le cadre de ses recherches sur le foie. Devant cinq ordinateurs, il discute avec Nicolas Trcera, un des scientifiques de SOLEIL. "Ici, c’est un peu le cockpit, explique ce dernier. François Le Naour prépare les coupes de foie qui vont être analysées sur la ligne Lucia. 
© Jean-Philippe Braly/LookatSciences

Les deux écrans de droite permettent de piloter le fonctionnement de la ligne, celui du milieu indique l’état général du synchrotron, et les deux de gauche affichent la composition d’une coupe de foie humain de six microns d’épaisseur." Soit six millième de millimètres. Cette coupe se trouve juste à côté des chercheurs, dans la "cabane expérimentale". Préparée par François Le Naour, elle provient d’un patient atteint d’une maladie chronique du foie, la cirrhose. Soumise aux rayons X de Lucia, ses éléments chimiques constitutifs (fer, calcium, phosphore, potassium…) émettent chacun une fluorescence particulière. Ceci permet de les quantifier et de les cartographier avec une résolution de quelques microns seulement… ce qu’aucune autre technique ne peut faire.

01.A la recherche d’une signature biologique

Nicolas Trcera, un des scientifiques de Soleil, effectue des réglages sur la ligne Lucia avant utilisation.
© Jean-Philippe Braly/LookatSciences

François Le Naour nous expose avec enthousiasme l’enjeu de l’expérimentation en cours. "Environ 20 % des cirrhoses évoluent très rapidement vers un cancer du foie, mais on ne sait pas détecter lesquelles, annonce-t-il. Il est donc primordial de découvrir une signature biologique, dont la présence signifierait que la cirrhose va rapidement se transformer en cancer. Celle-ci pourrait être une distribution particulière de certains éléments chimiques : c’est ce que nous recherchons grâce à Lucia." Quand on sait que l’espérance de vie d’un malade atteint de ce type de cancer ne dépasse pas quelques mois, on mesure toute l’importance de ces recherches. Les patients qui présenteraient une telle signature pourraient être directement orientés vers le seul "traitement" efficace : la greffe de foie.

Mais François Le Naour a plus d’une corde à son arc ! Il nous entraîne à quelques pas de là, sur la ligne Smis, où une autre coupe de foie cirrhotique est à l’étude sous un microscope. Ici, c’est la composition globale qui est analysée. Lipides, protéines, sucres, ADN… sous l’effet d’une lumière infrarouge, chaque catégorie de molécules vibre à une longueur d’onde spécifique. C’est par ce biais qu’elles sont quantifiées et cartographiées à l’échelle des cellules. "Ici, la logique est la même : découvrir une signature particulière, indique le biologiste. Nous pourrons ensuite recouper les données obtenues ici avec celles recueillies sur Lucia. Objectif : affiner cette signature qui sera peut-être une distribution particulière de tel élément chimique et de telle molécule." Le chercheur utilise aussi la ligne Disco dont les longueurs d’onde dans l’ultraviolet permettent de révéler d’autres composants liés à la cirrhose, tel le collagène.

02.Vers une application en milieu hospitalier

Au premier plan, Paul Dumas (le responsable de la ligne Smis) analyse avec François Le Naour (au microscope optique) les résultats.

© Jean-Philippe Braly/LookatSciences

François Le Naour profite à plein des multiples facettes de SOLEIL. Et il n’en est pas à son coup d’essai ! Sur Smis, son équipe a déjà travaillé sur la stéatose, une accumulation de graisses dans certaines cellules du foie. Les scientifiques ont découvert une concentration élevée de lipides insaturés, des molécules qui peuvent causer des dommages au niveau cellulaire et tissulaire. Sachant que certaines stéatoses évoluent rapidement vers la cirrhose, puis le cancer, cette concentration en lipides insaturés pourrait devenir un marqueur biologique. Sa détection permettrait de prescrire très vite les traitements adaptés aux patients concernés.

Mais le temps est compté et le synchrotron est très sollicité par des centaines de scientifiques toute l’année qui viennent de l’extérieur. Pour des raisons de disponibilité du faisceau, SOLEIL collabore avec François Le Naour pour adapter et transposer à l’hôpital les techniques mises au point ici. L’idée consiste à détecter certains marqueurs révélés par le synchrotron de manière simplifiée grâce à un microscope infrarouge commercial. Pour y parvenir, il est épaulé par Paul Dumas, le responsable de Smis. "Entre nous, c’est un ping-pong permanent !, indique ce dernier. Je fournis des explications "physiques" à certaines de ses questions, et lui m’indique le sens biologique qu’on peut tirer des données obtenues, c’est très enrichissant." Ce microscope commercial pourrait être testé en milieu hospitalier dès l’an prochain.