Le cancer du sein est le deuxième type de cancer le plus fréquent et une cause majeure de décès par cancer chez les femmes aux États-Unis, affectant environ une femme sur huit.
La majorité des femmes diagnostiquées avec un cancer du sein subissent une tumorectomie pour retirer la tumeur ainsi qu’une marge de tissu sain autour de celle-ci. Après l’opération, le tissu retiré est envoyé à un pathologiste pour vérifier la présence de cellules cancéreuses sur les bords du tissu. Malheureusement, environ 20 % des femmes doivent subir une seconde intervention pour enlever davantage de tissu.
Actuellement, une entreprise issue du MIT offre aux chirurgiens une vision en temps réel des tissus cancéreux pendant l’opération. Lumicell a mis au point un dispositif portatif et un agent d’imagerie optique qui, ensemble, permettent aux chirurgiens de scanner les tissus de la cavité chirurgicale pour détecter les cellules cancéreuses résiduelles. Les images sont affichées sur un moniteur, guidant les chirurgiens pour retirer des tissus supplémentaires durant la procédure.
Dans un essai clinique impliquant 357 patients, la technologie de Lumicell a non seulement réduit le besoin de secondes interventions chirurgicales, mais a également détecté des tissus soupçonnés de contenir des cellules cancéreuses qui auraient pu passer inaperçus lors d’une tumorectomie standard.
La société a obtenu l’approbation de la Food and Drug Administration des États-Unis pour cette technologie plus tôt cette année, marquant une étape importante pour Lumicell et ses fondateurs, dont les professeurs Linda Griffith et Moungi Bawendi du MIT, ainsi que le doctorant W. David Lee ’69, SM ’70. Une grande partie des travaux initiaux de développement et de test du système ont eu lieu à l’Institut Koch pour la recherche intégrative sur le cancer du MIT, à partir de 2008.
L’approbation de la FDA a également eu une signification personnelle profonde pour certains membres de l’équipe de Lumicell, notamment Griffith, deux fois survivante du cancer du sein, et Lee, dont la femme est décédée de la maladie en 2003, changeant ainsi le cours de sa vie.
Une approche interdisciplinaire
Lee a dirigé un groupe de conseil en technologie pendant 25 ans avant que sa femme ne soit diagnostiquée avec un cancer du sein. Son combat contre la maladie l’a inspiré à développer des technologies pour aider les patients atteints de cancer.
Son voisin à l’époque était Tyler Jacks, le directeur fondateur de l’Institut Koch. Jacks a invité Lee à une série de réunions au Koch impliquant les professeurs Robert Langer et Bawendi, et Lee a finalement rejoint l’Institut Koch en tant que responsable de programme intégrateur en 2008, où il a commencé à explorer une approche pour améliorer l’imagerie dans les organismes vivants avec une résolution unicellulaire en utilisant des caméras à dispositif à couplage de charge (CCD).
« À l’époque, les pixels CCD mesuraient chacun 2 ou 3 microns et étaient espacés de 2 ou 3 microns », explique Lee. « L’idée était donc très simple : stabiliser une caméra sur un tissu pour qu’elle bouge avec la respiration de l’animal, de sorte que les pixels s’alignent essentiellement avec les cellules sans aucun grossissement sophistiqué. »
Ce travail a conduit Lee à rencontrer régulièrement un groupe multidisciplinaire comprenant les cofondateurs de Lumicell, Bawendi, actuellement professeur de chimie Lester Wolfe au MIT et lauréat du Prix Nobel de chimie 2023; Griffith, professeur d’innovation pédagogique à l’École d’ingénierie du Département de génie biologique du MIT et membre extra-muros du corps professoral de l’Institut Koch; Ralph Weissleder, professeur à la Harvard Medical School; et David Kirsch, ancien postdoctorant à l’Institut Koch et maintenant scientifique au Princess Margaret Cancer Center.
« Le vendredi après-midi, nous nous réunissions et Moungi nous enseignait un peu de chimie, Lee nous enseignait un peu d’ingénierie et David Kirsch nous enseignait un peu de biologie », se souvient Griffith.
Grâce à ces réunions, les chercheurs ont commencé à explorer l’efficacité de la combinaison de l’approche d’imagerie de Lee avec des protéines modifiées qui éclaireraient l’endroit où le système immunitaire rencontre le bord des tumeurs, pour une utilisation pendant une intervention chirurgicale. Pour commencer à tester l’idée, le groupe a reçu un financement du programme de recherche Frontier de l’Institut Koch via le fonds de recherche sur le cancer Kathy et Curt Marble.
« Sans ce soutien, cela ne serait jamais arrivé », déclare Lee. « Lorsque j’étudiais la biologie au MIT, la génétique n’était même pas encore dans les manuels. Mais l’Institut Koch m’a fourni une formation, un financement et, surtout, des liens avec des professeurs disposés à m’enseigner la biologie.
En 2010, Griffith a reçu un diagnostic de cancer du sein.
« Grâce à cette expérience personnelle, j’ai compris l’impact que nous pouvions avoir », déclare Griffith. «J’ai eu une situation très inhabituelle et une vilaine tumeur. Tout cela était angoissant, mais l’un des moments les plus angoissants était celui d’attendre de savoir si les marges de ma tumeur étaient nettes après l’opération. J’ai vécu cette incertitude et cette peur en tant que patient, c’est pourquoi je suis devenu extrêmement sensible à notre mission.
L’approche sur laquelle les fondateurs de Lumicell ont finalement opté commence deux à six heures avant l’intervention chirurgicale, lorsque les patients reçoivent l’agent d’imagerie optique par voie intraveineuse. Ensuite, pendant l’intervention chirurgicale, les chirurgiens utilisent l’appareil d’imagerie portable de Lumicell pour scanner les parois de la cavité mammaire. Le logiciel de détection du cancer de Lumicell affiche sur l’écran de l’ordinateur des points qui mettent en évidence les régions soupçonnées de contenir un cancer résiduel, que le chirurgien peut ensuite retirer. Le processus ajoute moins de 7 minutes en moyenne à la procédure.
« La technologie que nous avons développée permet au chirurgien de scanner la cavité elle-même, alors que la pathologie ne s’intéresse qu’à la masse retirée, et [pathologists] font leur évaluation en se basant sur environ 1 ou 2 pour cent de la superficie », explique Lee. « Non seulement nous détectons un cancer qui a été laissé pour potentiellement éliminer une deuxième intervention chirurgicale, mais nous détectons également, et c’est très important, un cancer chez certains patients qui ne serait pas détecté en pathologie et pourrait ne pas donner lieu à une deuxième intervention chirurgicale. »
Explorer d’autres types de cancer
Lumicell étudie actuellement si son agent d’imagerie est activé dans d’autres types de tumeurs, notamment la prostate, le sarcome, l’œsophage, l’estomac, etc.
Lee a dirigé Lumicell entre 2008 et 2020. Après avoir quitté son poste de PDG, il a décidé de retourner au MIT pour obtenir son doctorat en neurosciences, 50 ans après avoir obtenu sa maîtrise. Peu de temps après, Howard Hechler a pris la direction de Lumicell en tant que président et chef de l’exploitation.
Avec le recul, Griffith attribue la création de Lumicell à la culture d’apprentissage du MIT.
« Des gens comme David [Lee] et Moungi se soucient de résoudre les problèmes », dit Griffith. « Ils sont techniquement brillants, mais ils aiment aussi apprendre des autres, et c’est ce qui rend le MIT spécial. Les gens ont confiance dans ce qu’ils savent, mais ils sont également à l’aise dans le fait de ne pas tout savoir, ce qui favorise une excellente collaboration. Nous travaillons ensemble pour que le tout soit plus grand que la somme des parties.
