Un microscope 3D pourrait mettre fin aux biopsies

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| Pixabay (marionbrun)
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Les biopsies, qui consistent à extraire chirurgicalement un morceau du tissu humain que l’on souhaite observer, peuvent être des interventions délicates pour diverses raisons. Un nouveau type de microscope 3D, développé à l’Université Columbia, permet de réaliser des observations profondes à même le corps, sans aucune ablation.

« La façon dont les échantillons de biopsie sont traités n’a pas changé en 100 ans : ils sont découpés, fixés, intégrés, tranchés, colorés avec des colorants, positionnés sur une lamelle de verre et visualisés par un pathologiste à l’aide d’un simple microscope. C’est pourquoi cela peut prendre des jours pour avoir des nouvelles quant à votre diagnostic après une biopsie », explique Elizabeth Hillman, professeure de génie biomédical et de radiologie à l’Université Columbia et auteure principale de l’étude, dans un communiqué de l’université. L’étude a été publiée ce 28 mars dans la revue Nature Biomedical Engineering.

La biopsie se définit comme le « prélèvement d’un fragment de tissu sur un être vivant en vue d’un examen microscopique ». Il s’agit d’une procédure relativement courante, puisqu’elle est nécessaire, par exemple, à la détection et à l’identification de certaines maladies, telles que le cancer. Pourtant, comme le rappelle l’université, il ne s’agit pas toujours d’un acte complètement anodin, et le fait de le pratiquer ou non peut même constituer un dilemme lorsqu’il s’agit de tissus sensibles comme dans le cas du cerveau, des nerfs, des yeux… « Parce que nous pouvons imager les tissus vivants sans les découper, nous espérons que MediSCAPE fera de ces décisions une problématique du passé », déclare Elizabeth Hillman.

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MediSCAPE, c’est le nom d’un microscope 3D qui permet d’observer ces tissus directement dans le corps en temps réel, avec une précision suffisante pour éviter la biopsie. Développé à l’origine par Hillman, il devait servir dans le domaine des neurosciences. Il a notamment été utile à l’observation du fonctionnement des neurones à l’intérieur de vers, poissons, insectes… Les scientifiques ont ensuite eu l’idée de l’appliquer à des tissus humains.

« L’un des premiers tissus que nous avons examinés était un rein de souris frais, et nous avons été stupéfaits de voir des structures magnifiques qui ressemblaient beaucoup à ce que vous obtenez avec l’histologie standard », explique Kripa Patel, diplômée du laboratoire Hillman et auteure principale de l’étude. « Plus important encore, nous n’avons ajouté aucun colorant à la souris. Tout ce que nous avons vu était une fluorescence naturelle dans le tissu qui est généralement trop faible pour être vue ».

Observer les flux sanguins en direct

Ce microscope pourrait donc permettre, par exemple, de guider les chirurgiens pour « naviguer » dans les tumeurs, détecter leurs frontières… « Une telle technologie pourrait donner à un médecin des informations en temps réel sur le type de tissu qu’il examine sans attendre longtemps », précise Hillman. « Cette réponse instantanée leur permettrait de prendre des décisions éclairées sur la meilleure façon de découper une tumeur et de s’assurer qu’il n’en reste aucune ».

Des microscopes destinés à l’observation des tissus existent déjà, mais ils ne peuvent fournir que des vues en « 2D », ce qui peut compliquer leur utilisation pour sonder de larges zones et interpréter correctement les résultats. Ils nécessitent aussi l’injection au patient d’un produit fluorescent. Ce nouveau microscope permet de « tourner autour » de l’objet à observer, et de combiner les données observées pour en créer des représentations en trois dimensions. Enfin, les scientifiques se sont aussi rendu compte que ce type d’observation directe pouvait fournir des informations impossibles à obtenir via une biopsie. Comme elle se fait sur des tissus vivants en fonctionnement, il devient possible d’observer, par exemple, les flux sanguins.

Les usages envisagés sont, bien entendu, la détection de maladies telles que les cancers, mais aussi l’analyse d’organes transplantés. Ce microscope pourrait aussi constituer une aide précieuse pour les interventions « à distance », lorsque les chirurgiens doivent opérer avec des appareils placés à l’intérieur du corps plutôt qu’en contact direct avec les tissus.

Pour pouvoir fonctionner dans le corps humain, le microscope développé par Hillman a été miniaturisé par une autre équipe d’ingénieurs. Les premiers essais sur l’être humain ont porté sur les papilles de la langue. Le patient test a littéralement léché l’extrémité de la sonde, ce qui a permis d’observer ses papilles et d’en produire des vues 3D détaillées. Les scientifiques attendent maintenant la validation de la Food and Drug Administration des États-Unis pour faire des essais cliniques plus poussés et, à terme, commercialiser MediSCAPE.

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Il s’agit plus précisément d’un rendu 3D et une visualisation dynamique de tissu rénal humain après application d’images de coloration nucléaire topique (proflavine) à l’aide de MediSCAPE. L’échantillon présente des signes d’artérionéphrosclérose.

Source : Nature Biomedical Engineering

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