Spécialiste de la conception de lasers à fibre innovants, le Centre Technologique Optique et Lasers ALPhANOV a réalisé une source laser picoseconde sur mesure qui sera utilisée pour le diagnostic du cancer de la prostate en fusionnant imagerie échographique et fluorescence.

Auteurs : Messieurs Vidal et Lescieux (ALPhANOV), Handschin et Grenier (IMOTION), Redon et Perriollat  (CEA Tech).

Première source de cancer chez l’homme, avec plus de 50 000 nouveaux cas chaque année, le cancer de la prostate a coûté la vie à plus de 8000 personnes en France en 2017 (selon l’Institut National du Cancer). Si la suspicion de ce cancer s’établit par un dosage PSA (Prostate Specific Antigen), seul le prélèvement de cellules cancéreuses directement sur l’organe (biopsie), permet d’avoir la certitude du diagnostic.

Aujourd’hui, les biopsies guidées par imagerie échographique ne permettent pas de distinguer sans ambiguïté les cellules tumorales des cellules saines. Une succession de biopsies doit donc être réalisée jusqu’à la collecte d’un échantillon contenant des cellules cancéreuses. Près de quinze "carottes" sont prélevées par biopsie, rendant cette étape particulièrement invasive.

Pour résoudre ce problème, le CEA Tech a développé une solution innovante de localisation des tumeurs au travers de la mesure de fluorescence résolue en temps. Il s'agit d'injecter au patient un traceur fluorescent dans le proche infrarouge qui s’accumulera de façon privilégiée dans les tumeurs, puis de localiser ce traceur à l’aide d’une sonde optique connectée à un laser d’excitation pulsé. Grâce à une chaîne de mesure du temps de vol des photons de fluorescence, il est possible de localiser la zone d’émission en profondeur dans les tissus environnants. Une biopsie unique et ciblée est donc envisageable pour l’analyse des cellules.

Ce concept innovant porté par le CEA Tech et soutenu par la Région Nouvelle Aquitaine, est mis en œuvre par le CHU de Bordeaux et le laboratoire IMOTION (Université de Bordeaux). Sa réalisation nécessite un couplage intime des modalités d’imagerie ultra-sonore et optique. Une sonde spécifique a donc été conçue et réalisée en partenariat avec la société Vermon pour embarquer les fibres optiques d’excitation et de collecte au plus près des éléments d’ultrasons. Par ailleurs, une source pulsée compacte répondant aux exigences de la mesure de fluorescence et à un usage sur patient a dû être développée.

Des impulsions de 25 ps à 780 nm

Sollicité par le CEA Tech, ALPhANOV a développé la source laser sur-mesure pour permettre la mise en œuvre des études cliniques. Celle-ci délivre des impulsions de 25 ps à 780 nm, pour une cadence de 80 MHz et une puissance moyenne de 30 mW. Pour ce faire, ALPhANOV s’est appuyé sur une brique technologique développée par la start-up girondine Irisiôme : une source impulsionnelle à 1560 nm. En sortie de ce module, ALPhANOV a développé l’étage permettant la conversion de fréquence pour générer le signal à 780 nm. Ce dernier est finalement injecté dans un "switch optique" composé de six fibres de sortie permettant d’éclairer à différentes positions, en sortie de la sonde. Le travail a également consisté à intégrer l’ensemble dans un rack compact, à développer une électronique et un logiciel de pilotage et à certifier le laser aux normes CE.

Cette nouvelle source pulsée, à base de diode fibrée, centrée sur la longueur d’onde d’excitation de la sonde de fluorescence utilisée remplacera avantageusement la source large spectre qui équipait l’instrument initial. Plus compacte, plus rapide à l’allumage, moins bruyante et d’une puissance adaptée à l’usage clinique, elle offre une première solution industrielle pour une valorisation de ce nouveau concept. Une seconde source entièrement fibrée est à l’étude pour une livraison fin 2018. Elle devrait permettre de réduire plus encore les coûts de production.

A voir sur le stand 407 - Hall C de Micronora 2018.

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