CE19 - Technologies pour la santé

Technique quantitative ultrasonore pour le suivi in vivo des anomalies hémorhéologiques dans les maladies circulatoires – HEMO

Résumé de soumission

Les altérations de la déformabilité et de l'agrégation des globules rouges (GRs) sont des phénomènes fréquents dans les maladies circulatoires, qui contribuent à altérer les flux sanguins macro- et microcirculatoires. Ces anomalies peuvent affecter la perfusion des tissus et entraîner des troubles fonctionnels. Dans le cas de la drépanocytose, la perte de déformabilité des GRs entraîne une augmentation de la viscosité du sang pouvant provoquer des crises vaso-occlusives douloureuses chez les patients drépanocytaires. De plus, l'agrégation accrue des GRs participe au processus de crise vaso-occlusive. Les patients drépanocytaires souffrent d'anémie chronique, et des transfusions sanguines fréquentes peuvent être nécessaires. Actuellement, les indices de déformabilité et d'agrégation des GRs sont mesurés in vitro sur des échantillons de sang de patients obtenus par ponction veineuse. Cependant, une telle technique est impossible à appliquer lorsqu'un suivi fréquent et une décision médicale rapide sont nécessaires.
Dans le contexte de la drépanocytose, la surveillance continue des états pathologiques des GRs (i.e., perte de déformabilité et/ou altération de l'agrégation des GRs) avec une technique non-invasive offrirait un avantage majeur pour la gestion des patients. L'objectif du projet HEMO est de développer une nouvelle technique ultrasonore quantitative (QUS) cellulaire pour la surveillance continue et non invasive des états pathologiques des GRs grâce à des mesures in vivo de la microstructure du sang circulant. Nous proposons d'utiliser cette technique QUS pour mesurer in vivo en temps réel les changements de microstructure induits par une variation de déformabilité et d'agrégation des GRs. Le bénéfice médical de cette étude est le contrôle quotidien des patients drépanocytaires afin de prédire et prévenir les crises vaso-occlusives douloureuses, d'évaluer la réponse aux traitements et de gérer la fréquence des transfusions sanguines.

Notre consortium a récemment développé une méthode QUS anisotrope capable de sonder la microstructure dans des suspensions opaques cisaillées comme le sang. La microstructure de la suspension (i.e., l’arrangement spatial des particules les unes par rapport aux autres dans l’écoulement) fournit des informations quantitatives sur les propriétés des particules et leurs interactions. Grâce à cette approche QUS, il est pour la première fois envisageable de sonder la microstructure anisotrope des suspensions denses de GRs afin de détecter une altération de la déformabilité et de l'agrégation des GRs.
Avant d'évaluer la performance de cette méthode QUS chez des patients drépanocytaires, il est nécessaire de quantifier sa précision. A cette fin, le développement d’expériences originales ainsi que des simulations numériques nous permettront
(1) d’évaluer la capacité de la technique QUS à détecter des modifications de microstructure induits par une modification de la forme, rigidité ou adhérence des particules dans des suspensions modèles transparentes dont la microstructure sera directement mesurée par imagerie optique (WP1) ;
(2) de développer de nouveaux paramètres anisotropes de QUS et d’évaluer leur capacité à caractériser l'indice de déformabilité moyen des GRs dans des suspensions de GRs (WP2) ;
(3) de comprendre les mécanismes physiques sous-jacents à l'anisotropie de la microstructure dans les suspensions de GRs et ses modifications en fonction de la déformabilité des GRs, en étudiant la relation entre la dynamique individuelle des GRs, leurs interactions, la microstructure et la rhéologie résultante (WP3) ;
(4) d’évaluer si l'approche QUS anisotrope peut détecter une altération anormale de la déformabilité et/ou de l'agrégation des GRs sur un modèle animal de drépanocytose (WP4).

Le projet regroupe 4 laboratoires de compétences complémentaires en ultrasons quantitatifs (LMA), rhéologie et imagerie des suspensions (InPhyNi), simulation des suspensions de GRs (IMAG) et drépanocyt

Coordination du projet

Emilie Franceschini (Laboratoire de mécanique et d'acoustique)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

LMA Laboratoire de mécanique et d'acoustique
INPHYNI Institut de Physique de Nice
LIBM Laboratoire Interuniversitaire de biologie de la Motricité
IMAG Institut Montpelliérain Alexander Grothendieck

Aide de l'ANR 587 736 euros
Début et durée du projet scientifique : septembre 2022 - 48 Mois

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