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Le dessous des biopsies

Retourner un microscope pour améliorer l'analyse de tissus humains — précieuse dans la prise en charge des cancers — c'est l'idée que des chercheurs américains ont menée à bien.

Biopsie de prostate scannée par dessous grâce au microscope à nappe de lumière. ©Nature Biomedical Engineering, 2017, Adam Glaser et al.

C'est une idée incongrue, mais efficace, qu'ont eue des chercheurs américains : ils ont placé sous le plateau – et non plus au-dessus – les objectifs d'un microscope à nappe de lumière. Leur objectif : pouvoir observer et analyser des tissus plus volumineux et ce, plus rapidement que jusque-là.

Ce pourrait être une bonne nouvelle pour la prise en charge des pathologies cancéreuses : chaque année, 14 millions de patients dans le monde apprennent qu'ils souffrent d'un cancer (355 000 en France). Or le diagnostic, mais aussi les traitements, reposent sur l’étude histologique, c’est-à-dire l’observation microscopique de tissus prélevés. Pour cela, le tissu est fixé, coupé en fines tranches puis coloré. Ces étapes limitent l’exploitation du tissu de deux manières : d’une part, il n’est pas réutilisable pour des analyses moléculaires ni génétiques ; d’autre part, il est observé en coupe, hors de son contexte tridimensionnel. En outre, la préparation des échantillons est un processus long et fastidieux, ce qui n'est plus le cas avec ce nouveau dispositif.

Sans dessus dessous

Une équipe américaine a donc littéralement retourné un microscope à nappe de lumière, en disposant les composants optiques sous une plateforme transparente, ce qui laisse la place à la dépose et à l'observation de larges prélèvements humains.

La nappe de lumière permet d’acquérir des images dans la profondeur et par tranches sans avoir à découper l’échantillon. Historiquement, le microscope à nappe de lumière est utilisé en biologie du développement pour l’observation de petits tissus biologiques en trois dimensions.

Le prototype qu’ils ont mis au point, et présenté dans la revue Nature Biomedical Engineeringprésente plusieurs avantages. Tout d'abord, il conserve une résolution équivalente aux examens classiques d'histologie tout en ayant une très grande polyvalence. Il sert en effet trois applications concrètes : observation très précise de grands échantillons malgré l’irrégularité de leur surface, pénétration en profondeur du tissu (jusqu’à 1,3 mm) et reconstruction 3D, analyse en temps quasi réel d’un tissu. Le tout en préservant l’intégrité de l’échantillon pour des analyses moléculaires et génétiques, ce qui, à l'heure de la médecine personnalisée, pourrait devenir une procédure routinière. 

Durant l'opération

Une application aisément envisageable est l'amélioration de l'exérèse (geste chirurgical qui consiste à retirer de l'organisme un élément délétère). Ainsi, le chirurgien demande parfois une analyse histologique du tissu périphérique après avoir retiré un tissu cancéreux dans le poumon, afin de s'assurer qu’il a bien retiré toute la tumeur. Avec l’histologie classique, fixer, couper, colorer puis analyser la biopsie prend au moins vingt minutes, contre moins d’une minute avec le nouveau dispositif à nappe de lumière. Cela laisse envisager des opérations plus courtes et donc sans doute une meilleure récupération des patients.

Image d'un bout de poumon humain frais obtenue par le microscope à nappe de lumière, puis zoom sur des lobules bénins et des carcinomes canalaires invasifs. ©Nature Biomedical Engineering, 2017, Adam Glaser et al.

Un diagnostic plus fiable

Ce dispositif permet également d'établir un diagnostic plus précis grâce à la contextualisation 3D. Pour leur étude, les chercheurs ont présenté à deux histopathologistes des coupes classiques d'une biopsie de prostate et les images 3D de cette même prostate obtenues à partir de leur prototype. Ils leur ont demandé d'évaluer le degré d’évolution du carcinome selon la taille des cellules et d'établir la proportion de cellules des grades 6 et 7 – le traitement différant selon le résultat. Sur les coupes histologiques, les deux cliniciens  sollicités ont identifié respectivement 40 et 62,5 % de cellules de grade 6 et 60 et 37,5 % de grade 7. Grâce à la reconstruction tridimensionnelle, toutefois, ils ont dressé un même constat d'absence de cellules de grade 7 dans l'échantillon. 

Image 3D d'une biopsie à l'aiguille de prostate humaine préalablement clarifiée optiquement. ©Nature Biomedical Engineering, 2017, Adam Glaser et al. 

Les chercheurs espèrent que leur dispositif sera bientôt utilisé dans les hôpitaux, d’autant qu'étant donné sa polyvalence, ce microscope à nappe de lumière — avec la tête en bas — est d'un coût modeste.

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