Source: The Conversation – in French – By Jean-Michel Escoffre, Chargé de Recherche – UMR 1253, iBraiN, Université de Tours, Inserm
L’ESSENTIEL
La biopsie est indispensable pour poser certains diagnostics, par exemple en oncologie. Mais cet acte ne peut être pratiqué pour certaines lésions, notamment cérébrales.
Une alternative non invasive existe désormais, la biopsie liquide, qui permet de repérer des marqueurs de la maladie circulant dans le sang.
La recherche explore désormais la sonobiopsie, qui combine la biopsie liquide avec des ultrasons favorisant la libération de biomarqueurs. Un procédé à l’étude dans différentes pathologies (cancers, maladie d’Alzheimer, greffes, etc.).
Et si une simple prise de sang, aidée par des ultrasons focalisés, permettait d’obtenir des informations aussi précieuses qu’une biopsie chirurgicale ?
Depuis des décennies, la biopsie est un acte incontournable du diagnostic médical. Le prélèvement d’un fragment de tissu permet d’identifier une maladie, d’en comprendre les mécanismes pathophysiologiques, de suivre son évolution et d’orienter les traitements. Mais cette approche, aussi indispensable soit-elle, reste invasive, souvent douloureuse, parfois risquée, et difficilement répétable.
Aujourd’hui, une modalité émergente – la sonobiopsie – propose une autre option : utiliser des ultrasons focalisés pour libérer localement des biomarqueurs détectables dans le sang, sans avoir à prélever de tissu.
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Les limites des biopsies
La biopsie consiste à prélever un fragment de tissu à l’aide d’une aiguille ou lors d’une intervention chirurgicale. Elle reste indispensable pour confirmer de nombreux diagnostics, en particulier en oncologie. Pourtant, ses limites sont bien connues des médecins comme des patients.
D’abord, c’est un acte invasif. Il peut être douloureux, nécessiter une anesthésie locale ou générale, et comporte plusieurs risques : infection, saignement, lésions de tissus sains.
Ensuite, il n’est pas toujours réalisable. Certaines lésions sont difficiles d’accès, en particulier dans le cerveau ou à proximité de structures vitales, comme les vaisseaux sanguins où le risque d’hémorragie peut être important.
Enfin, une biopsie ne donne qu’une information ponctuelle et locale d’un échantillon minuscule d’un organe souvent hétérogène, à un moment donné.
Or, de nombreuses maladies – comme les cancers – évoluent dans le temps et présentent une grande diversité moléculaire selon les différentes régions du tissu cancéreux. De ce fait, le suivi de l’évolution d’un tissu cancéreux au cours du temps nécessiterait de réaliser plusieurs biopsies, ce qui, hélas, est rarement possible. Ces limitations ont favorisé l’émergence d’une alternative moins invasive : la biopsie liquide.
La biopsie liquide : une révolution encore incomplète
La biopsie liquide repose sur l’analyse de biomarqueurs – fragments d’ADN, d’ARN, protéines ou vésicules extracellulaires – circulant dans les fluides biologiques, principalement le sang. Ces biomarqueurs fournissent des informations précieuses sur l’état d’un organe malade. Cette approche est particulièrement séduisante, car elle repose sur une simple prise de sang qui peut être répétée afin de suivre l’évolution d’une maladie au fil du temps.
Néanmoins, la biopsie liquide présente deux limitations majeures. La première est quantitative : les biomarqueurs issus d’un tissu malade sont souvent retrouvés en très faible concentration dans le sang, en particulier aux stades précoces de la maladie. La seconde est spatiale : une simple prise de sang ne permet pas de connaître précisément d’où proviennent les biomarqueurs détectés. Cette absence de localisation réduit la précision du diagnostic.
Ces limites sont particulièrement marquées pour les maladies du cerveau. La barrière hématoencéphalique, qui protège notre cerveau, empêche la majorité des molécules du tissu cérébral de passer dans le sang. Ainsi, la biopsie liquide est souvent peu informative, alors même que l’imagerie médicale, comme l’imagerie par résonance magnétique (ou IRM), révèle la présence d’une lésion cérébrale.
À l’heure actuelle, la biopsie liquide est utilisée en routine clinique pour certaines indications en oncologie, notamment afin d’identifier des biomarqueurs guidant les traitements ciblés. Cependant, son utilisation reste limitée à des situations bien définies, telles que les cancers colorectaux ou encore ceux du poumon, du sein, et de la prostate. Elle est principalement réalisée dans des centres spécialisés. De nombreuses autres applications, comme le dépistage précoce ou le suivi systématique des patients, sont encore en cours d’évaluation clinique.
C’est dans ce contexte que la sonobiopsie est née.
La sonobiopsie ou l’union des ultrasons et de la biologie moléculaire
La sonobiopsie repose sur une idée aussi simple que puissante : utiliser des ultrasons focalisés pour stimuler localement un tissu malade afin qu’il libère davantage de biomarqueurs dans le sang.
Les ultrasons sont déjà largement utilisés en médecine, notamment pour l’imagerie diagnostique. Lorsqu’ils sont focalisés, ils permettent de concentrer l’énergie acoustique sur une zone très précise (de quelques millimètres), à plusieurs centimètres de profondeur, sans incision.
Selon les paramètres acoustiques utilisés, ces ultrasons peuvent produire des effets mécanique ou thermique contrôlés : augmenter temporairement la perméabilité des membranes des cellules qui constituent les tissus, modifier la perméabilité des vaisseaux sanguins, ou, dans certains cas, désorganiser partiellement le tissu ciblé.
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Ces effets favorisent la libération de biomarqueurs depuis la zone ciblée vers la circulation sanguine.
La sonobiopsie se distingue d’une biopsie liquide classique par trois principales caractéristiques :
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Elle est spatialement ciblée, car les ultrasons sont dirigés vers une région précise généralement identifiée par IRM.
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Elle est temporellement contrôlée, puisque la prise de sang peut être réalisée immédiatement après la stimulation ultrasonore, au moment où les biomarqueurs sont les plus abondants dans le sang.
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Enfin, elle est peu invasive, car elle ne nécessite pas de chirurgie.
Cancer, Alzheimer… des applications déjà explorées chez l’humain
Initialement développée en recherche préclinique, la sonobiopsie a progressivement été testée dans plusieurs contextes médicaux. En cancérologie, elle a montré sa capacité à augmenter la détection de biomarqueurs tumoraux dans le sang, après une exposition ciblée aux ultrasons. Cette approche est particulièrement prometteuse pour les tumeurs difficiles d’accès, comme celles du cerveau.
Dans ce cas précis, les ultrasons associés à des microbulles de gaz (appelé agents de contraste ultrasonore) ouvrent de manière mécanique, transitoire et contrôlée la barrière hématoencéphalique, un filtre naturel qui protège le cerveau.
Cette ouverture, réversible et sans lésion visible du tissu cérébral, favorise les échanges moléculaires dans les deux sens : elle peut faciliter l’entrée de traitements dans le cerveau, mais aussi permettre aux biomarqueurs cérébraux de rejoindre la circulation sanguine. Des essais cliniques préliminaires ont montré qu’il était ainsi possible d’augmenter la détection d’ADN tumoral circulant chez des patients atteints de tumeurs cérébrales.
Des essais cliniques préliminaires ont ainsi montré une augmentation de la détection de ces biomarqueurs chez des patients atteints de tumeurs cérébrales.
Au-delà du cancer, la sonobiopsie est explorée, notamment à partir de modèles animaux, pour des maladies neurodégénératives, comme la maladie d’Alzheimer, où les biomarqueurs cérébraux sont difficiles à détecter dans le sang. Elle est également étudiée pour le suivi du rejet de greffes d’organes ou pour la surveillance de l’expression de gènes thérapeutiques dans le cerveau.
L’ensemble de ces travaux suggère que la sonobiopsie pourrait devenir un outil prometteur et utile dans de nombreux domaines de la médecine moderne.
Une technologie prometteuse, mais encore en développement
Malgré ces avancées, la sonobiopsie n’est pas encore un examen de routine en milieu hospitalier. En effet, plusieurs défis doivent être relevés avant son adoption définitive en clinique.
Le premier concerne l’optimisation des paramètres ultrasonores appliqués sur le tissu ciblé, afin de maximiser la libération de biomarqueurs tout en garantissant une sécurité totale pour le patient.
Le second enjeu est analytique. Certains biomarqueurs sont libérés rapidement, puis disparaissent de la circulation sanguine en quelques minutes, alors que d’autres persistent plus longtemps. Il est donc nécessaire de déterminer le bon moment pour effectuer la prise de sang.
Enfin, comme tout examen clinique, des efforts de standardisation sont nécessaires. La fiabilité de ce nouvel outil diagnostique reposera sur l’harmonisation des protocoles, la comparaison des résultats entre hôpitaux, et la démonstration de son bénéfice clinique par rapport à la biopsie conventionnelle et à la biopsie liquide.
Vers une médecine de précision et moins invasive
La sonobiopsie pourrait profondément transformer la manière dont les maladies sont diagnostiquées et suivies. Elle ouvre la voie à une médecine plus dynamique, où l’on ne se contente plus d’un résultat instantané obtenu lors d’une biopsie unique, mais où l’on peut suivre l’évolution moléculaire d’un tissu donné au cours du temps.
Cette nouvelle modalité pourrait ainsi fournir des informations répétables, ciblées et complémentaires à celles de la biopsie conventionnelle. À terme, elle permettrait la détection précoce de certaines maladies, d’adapter plus finement les traitements, et de réduire l’usage de techniques invasives.
Jean-Michel Escoffre est membre de la Société Française du Génie Biologique et Médical et de la société internationale des ultrasons thérapeutiques. Ses travaux de recherche sont financés par l’ANR, la Région Centre-Val de Loire, la Ligue Contre le Cancer, FILSLAN, l’Inserm et l’Université de Tours.
– ref. La sonobiopsie ou comment les ultrasons font parler les tissus sans les opérer – https://theconversation.com/la-sonobiopsie-ou-comment-les-ultrasons-font-parler-les-tissus-sans-les-operer-287097