Parce qu’elle est invasive et constitue un geste non anodin pour le patient, à risque d’effets indésirables, la biopsie tissulaire est l’objet, depuis de nombreuses années de recherche de méthodes diagnostiques de substitution. C'est le cas en particulier de la biopsie liquide qui analyse les fluides corporels plutôt que des prélèvements de tissus. Cependant, dans de nombreuses maladies, dont le cancer, des analyses régulières et précises sont nécessaires, pour suivre l’évolution ou la réponse au traitement. Cette équipe de l'Université de Columbia propose ici, dans la revue Nature Biomedical Engineering, une tout autre alternative, un microscope 3D à grande vitesse, capable d’identifier jusqu’à des détails cellulaires en temps réel dans les tissus vivants, afin de guider la chirurgie, d'accélérer les analyses de tissus et finalement, d'améliorer les traitements.
Pour de nombreuses procédures médicales, en particulier la chirurgie et le dépistage du cancer, il est courant que les médecins effectuent une biopsie, en prélevant de petits morceaux de tissu pour pouvoir les examiner de plus près au microscope. «La façon dont les échantillons de biopsie sont traités n'a pas changé depuis 100 ans, ils sont découpés, fixés, intégrés, tranchés, colorés avec des colorants, positionnés sur une lame de verre et visualisés par un pathologiste à l'aide d'un simple microscope. C'est pourquoi cela peut prendre des jours avant d'avoir des nouvelles de votre diagnostic après une biopsie », explique l’auteur principal, Elizabeth Hillman, professeur de génie biomédical et de radiologie à l'Université de Columbia.
Une alternative audacieuse, capturer des images du tissu encore in vivo
Nommé MediSCAPE, ce microscope 3D à grande vitesse conçu par Columbia Engineers pourrait reléguer les biopsies à une ère diagnostique du passé. MediSCAPE peut capturer des images de structures tissulaires à un niveau de détails suffisant pour guider les chirurgiens et cela, sans avoir eu besoin préalablement, d’analyser des prélèvements de tissu.
Capturer des images du tissu alors qu'il se trouve encore dans le corps, c’est le concept de cette nouvelle technologie qui peut apporter au clinicien des informations en temps réel sur les caractéristiques du tissu. Le médecin peut ainsi prendre des décisions éclairées sur la meilleure façon de reséquer une tumeur et de s'assurer qu’il a tout enlevé.
Couper des tissus n’est pas un geste anodin et sans conséquences, ajoutent les chercheurs, surtout quand il s’agit de tissus précieux tels que ceux présents dans le cerveau, la moelle épinière, les nerfs, les yeux et les zones du visage. C’est d’ailleurs dans ces mêmes situations, que la biopsie liquide peut aussi se révéler une précieuse alternative à la biopsie tissulaire. Par ailleurs, couper dans les tissus, implique aussi le risque de « passer à côté » de caractéristiques importantes de la maladie.
« Parce que nous pouvons imager les tissus vivants sans les découper, nous pensons que MediSCAPE va reléguer la biopsie aux pratiques du passé ».
Des microscopes pour le guidage chirurgical sont déjà disponibles, mais ils n’apportent aux médecins qu'une image en 2D et réduite, ce qui rend difficile l'examen rapide de plus grandes zones de tissus et l'interprétation des résultats. Ces microscopes nécessitent également généralement l'injection d'un colorant fluorescent au patient, ce qui prend du temps et peut limiter leur utilisation pour certains patients.
L’équipe a donc développé
un nouveau type de microscope pour la recherche en neurosciences
capable de capturer des images 3D très rapides de petits organismes vivants comme le ver ou le poisson zèbre. De cette technologie SCAPE (pour Swept Confocally Aligned Planar Excitation microscopy) est née MediSCAPE, une technique d’observation et d’analyse fine des tissus de toutes les parties du corps. Aujourd’hui, le système permet d’obtenir des représentations 3D du tissu qu'un pathologiste peut examiner et interpréter comme s'il s'agit d'une série de lames d'histologie. Enfin, la technologie permet également de visualiser le flux sanguin à travers les tissus et voir les effets au niveau cellulaire de l'ischémie et de la reperfusion – un point clé, à suivre, lors des interventions chirurgicales.
Finalement MediSCAPE testé « sur » un patient tient ses promesses et un essai clinique plus vaste, qui pourra déboucher sur une demande d'approbation à l’Agence américaine la FDA est déjà programmé.
Source: Nature Biomedical Engineering 28 March, 2022 DOI: 10.1038/s41551-022-00849-7 High-speed light-sheet microscopy for the in-situ acquisition of volumetric histological images of living tissue
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