C’est une nouvelle technique d’imagerie "révolutionnaire" et à la "brillance intense" qui pourrait apporter de nouvelles réponses sur les effets de la Covid-19 sur la santé pulmonaire et l’oxygénation sanguine.
Voici comment des scientifiques de l'UCL et de l'European Synchrotron Research Facility qualifient la tomographie à contraste de phase hiérarchique, abréviée "HiP-CT". Dans un article publié dans Nature Method, ils expliquent être parvenus à cartographie en 3D et à différentes échelles des poumons d’un donneur décédé de la Covid-19, ce qui leur a permis de visualiser jusqu’au niveau cellulaire les effets de la maladie.
Une visualisation de vaisseaux sanguins 10 fois plus fins qu’un cheveu
Cette technologie utilise des rayons X ultra-brillants, jusqu’à 100 milliards de fois plus qu’une radiographie d’hôpital. Grâce à cette brillance intense, les chercheurs peuvent visualiser des vaisseaux sanguins de cinq microns de diamètre (soit un dixième du diamètre d'un cheveu) dans un poumon humain intact. À titre de comparaison, un scanner clinique ne permet de voir que des vaisseaux sanguins 100 fois plus grands, d'un diamètre d'environ 1 mm.
"La capacité de voir les organes à des échelles comme celle-ci sera vraiment révolutionnaire pour l'imagerie médicale, affirme le Dr Claire Walsh, chercheuse en génie mécanique à l'UCL. Lorsque nous commencerons à relier nos images HiP-CT aux images cliniques grâce à des techniques d'IA, nous serons - pour la première fois - en mesure de valider avec une grande précision les résultats ambigus des images cliniques."
De nouvelles découvertes sur la Covid-19
Grâce au HiP-CT a pu confirmer une hypothèse jusqu’ici non prouvée : une grave infection à la Covid-19 "dévie" le sang entre les deux systèmes distincts - les capillaires qui oxygènent le sang et ceux qui alimentent le tissu pulmonaire lui-même. Cette réticulation empêche le sang du patient d'être correctement oxygéné.
"En combinant nos méthodes moléculaires avec l'imagerie multi-échelle HiP-CT dans les poumons affectés par la Covid-19, nous avons acquis une nouvelle compréhension de la manière dont la réticulation entre les vaisseaux sanguins des deux systèmes vasculaires d'un poumon se produit dans les poumons infectés, et de son impact sur les niveaux d'oxygène dans notre système circulatoire", détaille Dr Paul Tafforeau, co-auteur des travaux.
Grâce à cette nouvelle technique d’imagerie, les chercheurs ont pu observer en 3D des vaisseaux incroyablement petits d’un organe humain comme le poumon, et ainsi étudier son environnement, ainsi que certaines cellules spécifiques.
Un atlas des organes humains en projet
Les chercheurs ont désormais un autre projet : celui de produire un atlas d'organes humains. Cet atlas présentera six organes témoins donnés : le cerveau, le poumon, le cœur, deux reins et une rate, ainsi que le poumon d'un patient décédé de la Covid-19. Ce projet comprend aussi une biopsie de poumon témoin et une biopsie de poumon Covid-19. L'atlas sera disponible en ligne pour les chirurgiens, les cliniciens et le public intéressé.
"L'Atlas couvre une échelle jusqu'ici peu explorée dans notre compréhension de l'anatomie humaine, à savoir l'échelle du centimètre au micron dans les organes intacts. Les tomodensitogrammes et les IRM cliniques permettent une résolution d'un peu moins d'un millimètre, tandis que l'histologie (étude des cellules/coupes de biopsie au microscope), la microscopie électronique (qui utilise un faisceau d'électrons pour générer des images) et d'autres techniques similaires permettent de résoudre les structures avec une précision inférieure au micron, mais uniquement sur de petites biopsies de tissus d'un organe. La tomographie par ordinateur à haute performance fait le lien entre ces deux échelles en 3D et permet d'imager des organes entiers afin d'offrir de nouvelles perspectives sur notre constitution biologique", explique le professeur Peter Lee, qui dirige ce projet.
Les chercheurs sont aussi convaincus que l'imagerie à l'échelle de l'organe entier jusqu'au niveau cellulaire pourrait fournir des informations supplémentaires sur de nombreuses maladies telles que le cancer ou la maladie d'Alzheimer.