Les chercheurs ont envisagé d'utiliser des chiens entraînés par des médecins pour détecter le cancer. Aujourd'hui, des scientifiques français affirment que les fourmis peuvent également faire le travail, mais plus rapidement et à moindre coût.
Les fourmis sont-elles l'avenir de la détection du cancer ?
Par Mary Brophy Marcus
Le diagnostic du cancer est effrayant, invasif, long et coûteux. Et plus de 1,6 million de personnes reçoivent ce diagnostic de cancer chaque année aux États-Unis. Cela représente beaucoup de biopsies et d'observations de cellules sous des microscopes très sensibles.
. Mais que se passerait-il si la détection du cancer dans ces échantillons était aussi simple que de sentir une odeur ?
Nous savons que certains animaux, comme les chiens et les souris, ont un nez très sensible qui peut flairer la maladie. Inspirés par ces études, des scientifiques français ont décidé d'examiner si des créatures beaucoup plus petites, connues pour leurs prouesses olfactives, pouvaient faire de même : les fourmis.
Utiliser l'olfaction pour détecter les maladies n'est pas une idée nouvelle, explique Baptiste Piqueret, chercheur à l'université Sorbonne Paris Nord et auteur principal de l'étude. Sachant à quel point les fourmis peuvent apprendre et comment elles utilisent l'olfaction, nous avons testé les capacités des fourmis à apprendre et à détecter les maladies.
Bien que cette méthode soit encore loin d'une utilisation clinique réelle, elle pourrait un jour déboucher sur une alternative moins chère et plus accessible pour détecter le cancer. À quoi ressemblerait cette nouvelle méthode de diagnostic ?
Fourmi de Pavlov
Les cellules cancéreuses fabriquent des composés organiques volatils (COV) C des produits chimiques organiques qui sentent mauvais et peuvent servir de biomarqueurs pour le diagnostic.
Pour entraîner les fourmis à cibler les COV, les chercheurs ont placé des cellules cancéreuses du sein et des cellules saines dans une boîte de Pétri -- mais les cellules cancéreuses comprenaient une friandise sucrée.
Nous avons associé une récompense à l'odeur du cancer, explique M. Piqueret.
C'est une technique que les scientifiques appellent le conditionnement classique, ou pavlovien. Un stimulus neutre (l'odeur du cancer) est associé à un second stimulus (la nourriture) qui suscite un comportement. Après avoir fait cela plusieurs fois, la fourmi apprend que le premier stimulus prédit le second, et elle recherchera l'odeur dans l'espoir de trouver de la nourriture.
Une fois l'entraînement terminé, les chercheurs ont présenté à la fourmi l'odeur apprise et une nouvelle odeur, cette fois sans récompense. Comme de juste, les fourmis ont passé plus de temps à étudier l'odeur apprise que la nouvelle.
Si vous avez faim et que vous sentez l'odeur du pain frais, vous allez entrer dans la boulangerie la plus proche, explique M. Piqueret. C'est le même mécanisme que les fourmis utilisent, car elles ont appris que l'odeur du pain frais est synonyme de nourriture.
Les chiens peuvent détecter les COV en utilisant la même technique, mais il faut des mois et des centaines d'essais pour les conditionner, notent les chercheurs. Les fourmis F. fusca apprennent rapidement, ne nécessitant que trois essais de formation.
Pourquoi des fourmis ?
Pourquoi des fourmis ?
Les fourmis communiquent principalement par les odeurs, et ce langage sophistiqué les rend très sensibles aux odeurs.
Comme les fourmis sont déjà bien rodées à la détection de différents produits chimiques, cela fait d'elles un outil idéal pour la reconnaissance des odeurs, explique Corrie Moreau, PhD, biologiste de l'évolution et entomologiste à l'Université Cornell.
Dans leur petit monde de fourmis, ces petites créatures utilisent des substances chimiques appelées phéromones pour envoyer des informations aux autres membres de leur nid.
Il existe des phéromones d'alarme pour signaler un intrus, des phéromones de piste pour qu'une fourmi sache comment se rendre à une source de nourriture, et des odeurs au niveau de la colonie qui signalent qu'une autre fourmi est membre de la même colonie, explique Moreau.
Mais en regardant de plus près, vous ne verrez pas de nez sur une fourmi. Elles "sentent" avec leurs antennes.
Ces structures spécialisées sont recouvertes de récepteurs très sensibles qui leur permettent de discerner les plus petites différences chimiques, explique M. Moreau.
Il existe plus de 14 000 espèces de fourmis, et pour autant que des scientifiques comme Moreau le sachent, toutes utilisent la communication chimique -- bien que certaines soient meilleures que d'autres pour détecter des composés, comme ceux que les scientifiques souhaitent utiliser pour détecter des maladies.
Des fourmis diagnostiques : Réaliste ou une curiosité ?
Il est difficile de dire si les résultats de cette nouvelle recherche pourraient déboucher sur un véritable outil de diagnostic du cancer, explique Mme Moreau. L'étude n'a porté que sur des cellules cancéreuses pures en laboratoire et non sur celles qui se développent à l'intérieur d'un corps humain.
Anna Wanda Komorowski, médecin oncologue-hématologue au Northwell Health de New York, a trouvé l'étude intéressante et a été impressionnée par la façon dont les chercheurs ont entraîné les fourmis. Mais des recherches supplémentaires seraient nécessaires pour comprendre combien de temps les fourmis se souviennent de leur entraînement et combien de temps elles peuvent être gardées dans un laboratoire pour des tests.
Mais l'un des aspects intéressants de cette recherche est que, si elle fonctionne, elle pourrait constituer une alternative moins coûteuse aux pratiques normales de laboratoire pour la détection des cellules cancéreuses. Elle pourrait également être utile dans certains milieux à faibles revenus où les laboratoires n'ont pas accès aux technologies de coloration cellulaire utilisées pour détecter les cellules cancéreuses.
L'étude présente un autre problème, note M. Komorowski : Les cellules auxquelles les fourmis sont exposées ne sont probablement pas les mêmes que celles utilisées dans l'étude. Ils ont exposé les fourmis à des cultures de cellules vivantes. Habituellement, nous recueillons du matériel provenant d'une biopsie et le déposons dans du formaldéhyde, qui a une odeur très forte. Donc, le protocole de laboratoire pour la détection du cancer devrait être différent. Ça pourrait être un peu délicat.
Et même si les fourmis sont moins chères que les colorants et le formaldéhyde, il faudrait embaucher quelqu'un pour former les fourmis. En d'autres termes, il y aurait toujours un facteur humain et des coûts associés.
Il faudrait des recherches beaucoup plus poussées pour déterminer le coût, ainsi que le degré d'applicabilité et de reproductibilité de la méthode, explique M. Komorowski.
Et puis il y a la question de savoir si les fourmis feraient leur travail de détection du cancer uniquement en laboratoire, ou si une interaction directe avec le patient pourrait conduire à un diagnostic plus rapide.
Le corps humain émet de nombreuses autres odeurs, la question est donc de savoir si les fourmis seraient capables d'ignorer toutes les autres odeurs pour se concentrer uniquement sur l'odeur cible, explique Mme Moreau.
Mais ces résultats sont prometteurs, note-t-elle. Je suppose que la question est de savoir si un patient accepterait que des fourmis entraînées rampent sur tout son corps à la recherche d'éventuelles cellules cancéreuses.
