L'homme invisible ? Dans un avenir pas trop lointain, ce ne sera peut-être plus de la science-fiction. En effet, une équipe de scientifiques promet d'ouvrir une fenêtre sur le corps humain, ou plutôt sur les organes internes, en faisant la peau comme un « verre transparent »invisible en effet. La technique, qualifiée de « révolutionnaire », développée pour réussir l'entreprise est illustrée dans une étude publiée dans « Science ». Les chercheurs de l’Université de Stanford qui l’ont développé ont utilisé un processus contre-intuitif, l’application topique (réversible) d’un colorant alimentaire, et ont pu, lors de tests sur des animaux, trouver un moyen de voir les organes à l’intérieur d’un corps, rendant les tissus sus-jacents transparents à la lumière visible. Une sorte de cours d’anatomie en direct.
Cette stratégie pourrait être appliquée prospectivement à un large éventail de diagnostics médicaux, depuis la localisation des lésions jusqu'à la surveillance des troubles digestifs et l'identification des tumeurs. Par exemple, « à l'avenir, la technologie pourrait rendre les veines plus visibles pour les prélèvements sanguins, ou faciliter le détatouage au laser, ou aider au diagnostic et au traitement précoces des tumeurs », énumère Guosong Hong, professeur agrégé de science et d'ingénierie des matériaux. à l'Université de Stanford, récipiendaire de la bourse de carrière de la National Science Foundation des États-Unis qui a contribué à diriger ce travail. D'autres applications possibles ? « Par exemple, certaines thérapies utilisent des lasers pour éliminer les cellules cancéreuses et précancéreuses, mais elles se limitent aux zones proches de la surface de la peau. Cette technique peut peut-être améliorer la pénétration de la lumière », poursuit l'expert.
Comment l'équipe a-t-elle réussi à rendre la peau « invisible » ? Les chercheurs ont développé un moyen de prédire comment la lumière interagit avec les tissus biologiques colorés. La dispersion est la raison pour laquelle nous ne pouvons pas voir à travers notre corps : les graisses, les fluides dans les cellules, les protéines et autres matériaux ont chacun un indice de réfraction différent, une propriété qui détermine dans quelle mesure une onde est déviée vers l'avant. Les scientifiques impliqués dans l'étude ont réalisé que s'ils voulaient rendre le matériel biologique transparent, ils devaient trouver un moyen de faire correspondre les différents indices de réfraction, afin que la lumière puisse le traverser sans obstacles. Un colorant qui, selon eux, serait particulièrement efficace était le colorant alimentaire tartrazine : lorsqu'elles sont dissoutes dans l'eau et absorbées dans les tissus, ses molécules sont parfaitement structurées pour correspondre aux indices de réfraction et empêcher la diffusion de la lumière, ce qui entraîne une transparence. Les chercheurs ont réalisé le premier « test » sur de « fines tranches de poitrine de poulet ». Résultat? À mesure que les concentrations de tartrazine augmentaient, la tranche devenait transparente.
Ensuite, les chercheurs ont doucement appliqué une solution temporaire de tartrazine sur les souris. Tout d’abord, ils ont appliqué la solution sur la tête, rendant la peau transparente pour révéler les vaisseaux sanguins qui se croisent dans le cerveau. Ensuite, ils ont appliqué la solution sur l'abdomen : elle « a disparu » en quelques minutes, pour montrer les contractions de l'intestin et les mouvements provoqués par les battements cardiaques et la respiration. La technique a même amélioré les observations microscopiques, continuent d’expliquer les auteurs des travaux. Le processus est réversible, ont-ils finalement montré : lorsque le colorant était rincé, les tissus retrouvaient rapidement leur opacité normale. La tartrazine ne semble pas avoir d’effets à long terme et tout excès est excrété dans les 48 heures. L'hypothèse des experts est que l'injection du colorant pourrait conduire à des connaissances encore plus approfondies sur les organismes, « avec des implications à la fois pour la biologie et la médecine ».
Le chercheur Nick Rommelfanger, travaillant dans le cadre d'une bourse de recherche de la NSF, a été l'un des premiers à réaliser que les mêmes modifications qui rendent les matériaux transparents aux micro-ondes pouvaient être adaptées pour affecter le spectre visible, avec des applications potentielles en médecine. Passant de la théorie à l'expérimentation, son collègue Zihao Ou, auteur principal de l'étude, a commandé une série de colorants puissants et a commencé le processus d'évaluation méticuleuse de chacun pour ses propriétés optiques idéales.
Finalement, l'équipe s'est agrandie pour inclure 21 étudiants, collaborateurs et consultants, impliquant plusieurs systèmes analytiques. Ce qui s'est avéré crucial pour les découvertes du groupe était un instrument vieux de plusieurs décennies, un ellipsomètre. Dans une possible « première » pour la médecine, les chercheurs ont réalisé que c'était parfait pour prédire les propriétés optiques de leurs colorants cibles. Les chercheurs espèrent que leur approche pourrait lancer un nouveau domaine d’étude qui associe des colorants à des tissus biologiques sur la base de propriétés optiques, ouvrant ainsi la voie à un large éventail d’applications médicales. Les experts soulignent évidemment avec prudence que la technique décrite n'a pas encore été testée sur des humains et que les colorants peuvent être nocifs et ne doivent pas être utilisés de manière inappropriée.
