Détection olfactive du cancer humain par les fourmis

Olfactory detection of human cancer by ants

• Auteur / Autrice : Baptiste Piqueret
• Direction : Patrizia D’Ettorre, Jean-Christophe Sandoz
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Ethologie
• Date : Soutenance le 05/03/2021
• Etablissement(s) : Paris 13
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Galilée (Villetaneuse, Seine-Saint-Denis)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'éthologie expérimentale et comparée (Villetaneuse, Seine-Saint-Denis)
• Jury : Président / Présidente : Dominique Fresneau
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Fernando J. Guerrieri, Fatima Mechta-Grigoriou, Laurence Paturle-Lafanechère
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sylvia Anton, C. Giovanni Galizia

Mots clés

Mots clés contrôlés

Spectrométrie de masse

Chromatographie en phase gazeuse

Microextraction en phase solide

Perception olfactive

Fourmis

Dépistage

Cancer

Mots clés libres

Détection précoce

Cancers humains

Olfaction

Formica fusca

Early detection

Human cancers

Olfaction

Résumé

Les cancers sont la seconde cause de décès chez l’Homme avec presque 10 millions de morts en 2020. Plus tôt cette maladie est détectée et diagnostiquée, meilleures sont les chances de survie du patient. Actuellement, les méthodes de dépistage classiques sont invasives (ex : mammographie) et/ou coûteuses (ex : IRM), mais des méthodes alternatives, basées sur l’apprentissage d’odeurs caractéristiques des cancers, sont prometteuses car non-invasives, rapides et peu onéreuses. Dans ce contexte, cette thèse s’est intéressée à la possibilité d’utiliser les capacités olfactives de discrimination d’une espèce de fourmi, Formica fusca, pour détecter les cancers. Nous avons tout d’abord caractérisé l’apprentissage olfactif associatif chez cette espèce, et démontré que ces fourmis apprenaient rapidement et que la mémoire formée était robuste. Par la suite, en utilisant des lignées cellulaires cancéreuses humaines, nous avons observé que les fourmis pouvaient différencier des cellules saines de cellules cancéreuses, ainsi que deux lignées cancéreuses entre elles. Finalement, nous avons utilisé de l’urine de souris greffées avec des tumeurs humaines comme source d’odeur pour l’apprentissage. Les fourmis se sont montrées capables de différencier l’urine des souris saines de celle des souris malades, mais pas l’inverse, ce que nous attribuons à la saillance plus faible des échantillons cancéreux. L’utilisation d’outils d’analyse chimique (SPME et GC-MS) ont permis de confirmer cette hypothèse et d’établir une liste de biomarqueurs potentiels des cancers. En comparaison de l’odorat canin, qui est le maitre étalon dans ce domaine, les fourmis sont beaucoup plus rapides, moins chères, et tout aussi efficaces. Même si des améliorations peuvent être proposées, cette première étude a mis en lumière le potentiel de l’utilisation des fourmis pour la détection précoce des cancers

Cancers are the second most common death cause in Humans, with up to 10 million deaths in 2020. The sooner is it diagnosed, the better the survival is for patients. Currently, the classical methods of diagnostics are either invasive (e.g. mammography) or costly (e.g. RMI), but alternatives methods, based on the learning of characteristics odours of cancers are potential, as non-invasive, rapid and inexpensive. In this context, this thesis investigated the possibility of using the discriminative olfactory abilities of an ant species, Formica fusca, to detect cancers. We first characterized the olfactory associative learning in this species and demonstrated that these ants were able to learn fast, and that the related memory was robust. Then, by using human cancer cell lines, we observed that ants were able to differentiate healthy cells from cancerous ones, as to differentiate a cancer cell line from another. Finally, we used urine from mice grafted with human tumours as a source of odours for the learning. Ants were able to differentiate the urine of healthy mice from cancer mice, but not the other way, which we attributed to the cancer samples being less salient than the healthy ones. The utilization of chemistry analytic tools (GC-MS and SPME) confirmed this hypothesis and helps us established a list of potential cancer biomarkers. Compared to the canine olfaction, the gold standard in this domain, ants are faster, cheaper, and as efficient as dogs. Improvement can be proposed, but this first study highlighted the promise of using ants for early human cancer detection