Microscopie tridimensionnelle des tissus oculaires par OCT plein champ: applications à la greffe de tissus et cellules au cours des pathologies opthalmologiques – MicroEye

Les techniques d'imagerie optiques non invasives, beaucoup développées au cours de la dernière décennie, permettent l'imagerie en profondeur dans des tissus biologiques sans coupe ni fixation («biopsie optique«). Le FFOCT permet une résolution micrométrique en 3D sur toute l'épaisseur de la cornée ou de la rétine, et produit des images similaires à l'histologie, mais sur tissu frais non préparé. La technique combine les caractéristiques du confocal et de l'OCT (deux techniques utilisées en routine en ophtalmologie) pour produire dans un seul instrument des images haute résolution «en face« et transverses. Des études ont montré que l'imagerie FFOCT révèle des pathologies cornéennes qui sont actuellement difficile à déceler dans les banques de tissus (kératocône, chirurgie réfractive...), elle permet la quantification de cellules et des couches de cellules dans les cornées artificielles, et elle donne des vues sans précédent des structures rétiniennes et des fibres du cristallin.

L'imagerie FFOCT des tissus oculaires devrait permettre : 1 : l'analyse de chaque couche cellulaire des greffons cornéens ce qui améliorera leur sélection en fonction de l’indication opératoire et augmentera le taux de succès des greffes ; 2 : l'évaluation des cornées artificielles produites par bio-ingénierie; 3 : l’acquisition d’informations pertinentes sur les tissus prélevés pendant une chirurgie rétinienne ; 4 : d’améliorer la connaissance des structures et pathologies oculaires. L'ophtalmologie représente un marché significatif pour le partenaire industriel associé.

Nous attendons des améliorations significatives de la pratique clinique actuelle. L’OCT plein champ devrait remplacer les techniques de contrôle de qualité actuelles pour l'évaluation préopératoire des greffons cornéens. Les images FFOCT numériques sont déjà compatibles avec la télémédecine et les procédures peropératoires. L'imagerie haute résolution en 3D des tissus prélevés en chirurgie aidera à guider le geste chirurgical et permettra des études cliniques avancées.

Publication acceptée en 2014 : Current Eye Research. 3 publications sur l'imagerie FFOCT des tissus oculaires en 2004, 2005 par des membres de l'équipe MicroEye. Brevets sur la technologie FFOCT enregistrés à LLTech SAS. Les résultats seront présentés et publiés au cours du projet.

Le projet MicroEye vise à transférer en pratique ophtalmologique la technique innovante de tomographie par cohérence optique plein champ (FF-OCT), une technologie révolutionnaire permettant l'histologie non destructive sur les tissus frais, non préparés. Le FF-OCT est actuellement utilisé pour l'examen extemporané des biopsies de cancer, et nous faisons l'hypothèse que l'examen des tissus ophtalmiques serait la prochaine cible majeure pour l'usage médical du FF-OCT. Un institut de recherche (Institut de la Vision) et deux établissements de santé (Hôpital des Quinze-Vingts et Etablissement Français du Sang) collaborent à cette étude. Trois applications principales sont envisagées (la Tâche 1 étant une tâche de gestion): l’examen préopératoire des greffons cornéens et amniotiques; l’évaluation des tissus cornéens issus des biotechnologies, et l'analyse des tissus oculaires humains extraits lors de la chirurgie.

Tâche 2: À l'heure actuelle, l'évaluation préopératoire des greffes de tissus (cornée et membranes amniotiques) est très limitée, et l’on ne sait pas dans quelle mesure leurs caractéristiques histologiques influent sur le résultat à long terme du greffon (sauf pour la densité endothéliale). Avec la collaboration de l'Etablissement Français du Sang, nous allons évaluer de manière approfondie la structure 3D des greffons cornéens et des membranes amniotiques par FF-OCT, dans des conditions aussi proches que possible des procédures de travail d’une banque de cornée, et dans le même temps évaluer les cornées du receveur. Cela nous fournira un catalogue des données d’ « histologie optique » de la cornée normale et pathologique. Nous nous attendons à ce que le FF-OCT préopératoire devienne une procédure standard pour les banques d'yeux, et que de nouveaux critères de qualité soient définis à partir de cette étude.

Tâche 3: La chirurgie cornéenne a été un domaine pionnier de la bioingénierie, avec le développement des cultures de cellules de la surface oculaire et le développement de cornées artificielles. Ici, nous allons développer une approche d’histologie non-destructrice de la même manière que dans la tâche 1, cette fois-ci en amont de futures applications cliniques. Avec la collaboration de l'Institut de la Vision, nous évaluerons les caractéristiques optiques par FF-OCT des cultures de cellules limbiques et des cornées artificielles. L’évaluation FF-OCT et conventionnelle seront effectuées en parallèle. Un objectif spécifique sera de caractériser dans la cornée artificielle la colonisation cellulaire.

Tâche 4: La chirurgie de la rétine implique la dissection de tissus délicats qui sont à peine visibles pour le chirurgien. Le FF-OCT pourrait donc être d'une aide considérable pour identifier la structure, et en particulier pour déterminer si les structures adjacentes ont été endommagées. Ici, nous avons l'intention d'utiliser le FF-OCT pour l'examen de fragments de tissu frais extraits pendant la chirurgie, principalement les membranes limitantes internes, en vue notamment de déterminer si les éléments neuronaux sont présents ce qui pourrait expliquer les lésions rétiniennes post-opératoires. L'analyse du vitré et du cristallin sera menée de la même manière.

Ce projet sera une étape importante vers la première application du FF-OCT à la pratique ophtalmologique. En retour, il est probable que de nouvelles connaissances scientifiques émergeront de cette recherche. Ce sera en effet l'occasion de mieux caractériser la structure 3D des tissus, ce qui est fastidieux par des moyens conventionnels, ce d’autant plus que les tissus oculaires en général sont très sensibles à la dégradation post-mortem. Les partenaires ont déjà une expérience de l'application de FF-OCT aux tissus de la cornée et la rétine. Ils ont collaboré avec le fabricant pendant plusieurs années, et la proximité géographique des différents sites de la recherche (y compris le fabricant) permettra des interactions optimales entre les participants.