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Le liquide interstitiel transporte les nutriments et élimine les déchets entre les organes et les tissus de notre corps. Dans le cerveau, on pense que le liquide interstitiel est composé de liquide céphalorachidien en circulation, de déchets cellulaires et de plasma sanguin. Des recherches antérieures ont montré un lien entre le flux interstitiel et un taux accru d’invasion de cellules de glioblastome multiforme. Une équipe de chercheurs biomédicaux et d’ingénieurs électriciens de l’Université de Virginie et de la Virginia Tech a récemment mis au point une nouvelle méthode pour mesurer et reconstruire les vitesses d’écoulement des fluides interstitiels dans le cerveau.

La dynamique des fluides interstitiels

Cette méthode donne aux chercheurs un premier aperçu de la dynamique de l’écoulement des fluides interstitiels dans les modèles de gliome, et la technique peut facilement se traduire par des modèles cliniques utilisant déjà l’imagerie par résonance magnétique (IRM). L’équipe décrit leur méthode dans un numéro spécial consacré à la «bioingénierie du cancer» dans APL Bioengineering.

L’équipe s’est appuyée sur une technique IRM dynamique à contraste dynamique déjà existante, déjà utilisée fréquemment dans les cliniques pour suivre la croissance et le mouvement des tumeurs. «Nous sommes enthousiasmés par notre technique, car nous pourrions potentiellement la traduire en données sur les patients qui vivent déjà et examiner le mouvement du liquide interstitiel chez ces patients», a déclaré Jennifer Munson, auteur principal du document.

Un modèle in vitro

Munson a vanté l’approche de validation rigoureuse de l’équipe in silico et in vitro. Tout d’abord, l’équipe a développé un modèle in vitro d’écoulement interstitiel de fluide se déplaçant à travers l’espace extracellulaire en plaçant un fluide sur le dessus d’un hydrogel et en utilisant l’IRM pour mesurer comment le fluide coulait de haut en bas. Ensuite, ils ont validé leur modèle de calcul par rapport à leurs mesures expérimentales.

Pour valider davantage leur technique, Daniel Abler et Russell Rockne, qui sont coauteurs de cette recherche, ont créé un «champ d’écoulement» de fluide fantôme, dans un ordinateur, puis reconstruit ce flux en utilisant leur nouvelle méthodologie d’imagerie. Enfin, l’équipe a implanté des cellules de gliome dérivées de patients sur des souris et a examiné les tumeurs de la souris en utilisant l’IRM pour visualiser un champ d’écoulement réel.

Un système pour prédire l’évolution d’une tumeur

L’équipe a été surprise de constater une grande variabilité dans le débit et l’ampleur du débit. « Il y a eu cette idée classique qu’une tumeur se développe et qu’il y a un débit équivalent qui sort dans toutes les directions comme une sphère », a déclaré Munson. «Notre méthode et notre approche de la visualisation et de la modélisation montrent que c’est une simplification excessive et que nous avons un système très hétérogène.’

Un jour cette technique pourrait aider les chercheurs à prédire comment une tumeur pourrait se développer et, par conséquent, améliorer les traitements contre le cancer. Plus immédiatement, l’équipe prévoit d’utiliser leur méthode « pour comprendre la relation entre les vitesses des fluides et la croissance des tumeurs », a déclaré Munson. « Cette méthode pourrait potentiellement mener à mieux comprendre le flux du liquide dont les tumeurs cancéreuses semblent friandes », conclut Munson.