Imagerie 3D de rayons-X et IRTF pour l’histopathologie de routine de l’insuffisance rénale chronique – 3DXIR-Pathology

Nous proposons une nouvelle stratégie de diagnostic par biopsie guidée par l'image en utilisant la microscopie X en transmission (TXM) 3D et l'imagerie infrarouge (IR) pour combiner les caractéristiques morphologiques et moléculaires/biochimiques d'un tissu pathologique. L'application pour preuve de concept est l'insuffisance rénale chronique (CKD), une pathologie induisant une perte de filtration glomérulaire due à l'inflammation, la fibrose, des dysfonctionnements métaboliques, le stress oxydant... etc, qui sont hétérogènes dans le volume de l'organe. La CKD est un enjeu médical majeur à Taiwan, qui a un des plus hauts taux d'incidence et de prévalence en phase terminale dans le monde. Pour le diagnostic, une biopsie rénale pourrait fournir suffisamment d'informations sur l'origine et le stade de la maladie. Cependant, les paramètres de la maladie sont localisées spatialement dans l'organe et nécessitent donc de techniques d'imagerie efficaces pour diriger avec précision la biopsie, qui comporte donc un risque élevé de résultat faux. En outre, l'imagerie 3D devrait être également utilisée dans la biopsie comme une analyse histologique volumétrique.
Les techniques d'imagerie adéquates n'existent pas actuellement. Plus précisément, l'immunochimie est une technique 2D à l'efficacité limitée pour l'analyse de l'organisation 3D complexe du rein. Nous proposons une stratégie pour résoudre ce problème, basée sur la combinaison de la TXM avec un développement de la technique d'imagerie IR pour l'analyse 3D des tissus. Nous allons combiner l'information morphologique par TXM sur la perte de filtration des reins (réseaux microvasculaires / glomérules) et les informations IR structurelles (distribution collagènes dans le tissu fibreux), biochimiques (stress oxydant) et métaboliques (glycogène, glucose, acide lactique ...) du micro-environnement. L'imagerie IR 3D sera nécessaire de prendre en compte la complexité morphologique des reins.
Notre partenariat est une position unique pour ce projet. Les partenaires Taïwanais ont développé un TXM aux performances sans précédent pour imager la microvascularisation d'organes chez le petit animal. L'objectif est maintenant de développer un microscope à rayons X de paillasse pour l'analyse de routine des échantillons de tissu in vivo de petits modèles animaux et ex vivo pour les biopsies rénales humaines. Les partenaires français apportent une expertise avancée en imagerie IR. Ils ont réalisé une analyse histologique reposant sur les absorptions IR caractéristiques de molécules et un traitements spectral pour extraire des distributions 2D de paramètres d'intérêt. La prochaine étape, en collaboration avec le partenaire industriel Bruker Optics est de développer le premier système d'imagerie IR 3D automatisé qui soit équipé d'un laser accordable. Cet instrument permettra de connaître la distribution 3D de molécules dans des échantillons de tissus dans des délais compatibles avec l'histologie clinique.
Ces développements seront complétés par des analyses médicales effectuées par l'un des partenaires à Taiwan. Il utilisera des modèles animaux de CKD pour tester la stratégie d'imagerie multimodale 3D à l'échelle de l'organe. Enfin, une première phase clinique permettra de tester l'approche multimodale sur des échantillons de biopsies humaines (à partir d'une banque hospitalière de tissus) avec une validation basée sur d'autres techniques (anatomo-pathologie, immunohistochimie, tests d'urine).
En plus de l'impact médical et social, notre projet pourrait conduire à d'importants développements industriels dans le domaine des technologies biomédicales. En effet, nous allons produire un prototype d'imageur 3D TXM/IR intégré pour une utilisation clinique de routine qui pourra ensuite être industrialisé. Le consortium inclut toutes les expertises requises pour ce projet, y compris les savoir-faire uniques sur les techniques d'imagerie . Par ailleurs, il a déjà un solide dossier de collaboration fructueuse.