Des chercheurs découvrent que les abeilles peuvent détecter le cancer du poumon

Des chercheurs de la Michigan State University ont découvert que les abeilles peuvent détecter des biomarqueurs ou des concentrations chimiques associées au cancer du poumon dans l'haleine humaine. Les chercheurs ont également montré que les abeilles peuvent distinguer les différents types de cellules du cancer du poumon en utilisant uniquement « l'odeur » des cultures cellulaires. Ces résultats pourraient servir de modèle pour développer de nouveaux tests permettant de diagnostiquer précocement le cancer du poumon.

La recherche a été publiée dans la revue Biocapteurs et bioélectronique.

“Les insectes ont un odorat incroyable, tout comme les chiens”, a déclaré Debajit Saha, professeur adjoint à la Faculté d'ingénierie et à l'Institut des sciences et de l'ingénierie quantitatives de la santé de MSU.

Saha et son équipe voulaient voir si les abeilles pouvaient faire la distinction entre les produits chimiques présents dans l'haleine humaine d'une personne en bonne santé et d'une personne atteinte d'un cancer du poumon.

Elyssa Cox, ancienne directrice du laboratoire de Saha, et Michael Parnas, doctorant travaillant dans le laboratoire de Saha, ont développé une « recette » pour un mélange d'haleine synthétique utilisant différents niveaux de six composés tels que le trichloréthylène et le 2-méthylheptane pour créer la composition chimique du l'haleine d'une personne atteinte d'un cancer du poumon et un mélange synthétique d'haleine saine.

“Il a fallu une main ferme pour créer la recette”, a déclaré Cox. “Nous avons testé le cancer du poumon synthétique par rapport à des mélanges d'haleine humaine saine sur environ 20 abeilles.”

Cox a aidé à concevoir un harnais personnalisé imprimé en 3D pour maintenir une abeille vivante pendant qu'elle attachait une petite électrode à son cerveau pour mesurer tout changement dans les signaux cérébraux de l'abeille.

“Nous transmettons ces odeurs à l'antenne des abeilles et enregistrons les signaux neuronaux de leur cerveau”, a déclaré Saha. “Nous constatons un changement dans la réponse de déclenchement neuronal de l'abeille.”

Les chercheurs voulaient également mesurer la quantité de composés indicateurs de cancer qui devait être présente dans l'haleine d'une personne pour que l'abeille puisse détecter le cancer.

“Les abeilles ont détecté de très petites concentrations ; ce fut un résultat très fort”, a déclaré Saha. “Les abeilles peuvent différencier des changements infimes dans les concentrations chimiques du mélange respiratoire, qui se situent dans la plage des parties par milliard.”

Parnas a analysé les données neuronales et a observé les pics de signaux cérébraux des abeilles.

“Nous pouvons voir des différences dans l'odeur des abeilles”, a déclaré Parnas. “Nous avons détecté plusieurs neurones différents dans le cerveau des abeilles qui faisaient clairement la différence entre l'haleine synthétique du cancer du poumon et l'haleine saine.”

Une autre étudiante diplômée de l'équipe de Saha, Autumn McLane-Svoboda et une étudiante de premier cycle, Summer McLane-Svoboda, ont dirigé conjointement les expériences de culture de cellules de cancer du poumon humain avec l'aide de Christopher Contag, directeur de l'Institut des sciences et de l'ingénierie quantitatives de la santé de l'Université de Michigan, et de son laboratoire.

Pour ces expériences, différents types de cultures de cellules cancéreuses du poumon humain ont été cultivées dans des flacons fermés et hermétiques et le capteur basé sur le cerveau de l'abeille a été utilisé pour tester l'odeur des cellules cancéreuses du poumon. Les chercheurs ont démontré avec succès que l’utilisation de ce capteur basé sur le cerveau d’abeille permet de faire la distinction entre le cancer du poumon à petites cellules, les cellules cancéreuses du poumon non petites et les cellules saines.

“Ce qui est étonnant, c'est la capacité des abeilles non seulement à détecter les cellules cancéreuses, mais également à distinguer les lignées cellulaires de différents types de cancer du poumon”, a déclaré Autumn McLane-Svoboda. “Les implications futures de cela sont énormes, car notre capteur pourrait permettre aux patients de recevoir rapidement des diagnostics de cancer spécifiques, ce qui est impératif pour des itinéraires de traitement corrects.”

Saha estime que ces travaux ouvriront la porte à davantage de technologies de détection des maladies biologiques et olfactives. À l'avenir, l'équipe de Saha prévoit de développer un test non invasif qui nécessiterait uniquement que les patients respirent dans un appareil et le capteur à l'intérieur, basé sur le cerveau des abeilles, analyserait la respiration et signalerait sans fil en temps réel si des produits chimiques cancéreux sont présents.