Auteur(s) : Igor Charvet, Paolo Meda, Magalie Genet, Marie‐Françoise Pelte, Anne‐Thérèse Vlastos , Département de morphologie, Centre médical universitaire, 1, rue Michel‐Servet, 1211 Genève 4, Suisse Mauna Kea Technologies (MKT), Paris, France Département de pathologie, Centre médical universitaire, Hôpital cantonal, Genève, Suisse Département de gynécologie, Maternité de Genève, Hôpital cantonal, Genève, Suisse .
Résumé : Le cancer du col utérin est une maladie que l‘on peut guérir lorsqu‘elle est diagnostiquée au stade précoce. La valeur du dépistage des lésions cervicales, à la fois par la cytologie cervico‐utérine et par l‘examen colposcopique avec coloration
in situ, a fait progresser le diagnostic précoce et, donc, le traitement. Néanmoins, du fait de sa faible spécificité, cette approche implique généralement un grand nombre de prélèvements tissulaires et un délai relativement long avant la prise en charge. De plus, les procédures de préparation et d‘analyse des biopsies rendent le dépistage cervical coûteux pour les sociétés industrialisées et non envisageable dans les pays en développement. Pour pallier ces désavantages, diverses méthodes de biophotonique à fibres optiques ont été développées pour permettre une détection des anomalies de l‘épithélium du col utérin de manière spécifique, rapide et non invasive. Ces méthodes, dites de « biopsie optique », reposent sur la mesure des interactions lumière‐tissu et sur leur analyse par diverses méthodes mathématiques et informatiques, fournissant des informations sur le métabolisme et la morphologie du tissu épithélial. Les méthodes actuellement étudiées se distinguent selon le type de signal (fluorescence, réflectance) utilisé pour sonder le tissu, le niveau de profondeur exploité (analyse de surface, approche confocale, tomographique), le mode d‘analyse (mesure spectrale ou imagerie) ou encore l‘utilisation de molécules exogènes (agent de contraste, photosensibilisant, fluorophore inorganique). Si la plupart de ces méthodes sont encore au stade expérimental, les progrès dans la compréhension des mécanismes du comportement de la lumière dans les milieux biologiques ainsi que l‘avancée constante des technologies à fibre optique font que nombre d‘entre elles devraient rapidement entrer en pratique clinique pour contribuer de manière efficace à la réduction du nombre de biopsies et du coût de dépistage. ▴
Mots-clés : cancer du col utérin, dépistage, biopsie optique, fluorescence, réflectance, imagerie confocale fibrée
Illustrations
Figure 1. Interaction de la lumière avec les tissus
biologiques. La grande majorité des photons ayant pénétré dans
un tissu illuminé par un faisceau incident se propagent en suivant
des chemins aléatoires (phénomène de diffusion). Les photons
diffusés peuvent soit ressortir du tissu (lumière rétrodiffusée),
soit être absorbés par un chromophore (lumière absorbée), soit être
absorbés puis réémis sous forme de fluorescence. Ces trois modes
d'interaction de la lumière avec un tissu peuvent être mesurés de
manière non invasive et en temps réel par les techniques
photoniques, pour fournir un diagnostic du tissu vivant (biopsie
optique).
Figure 2. Biopsie optique par spectroscopie de
réflectance (principe de mesure spatialement résolue de la
réflectance). La surface du tissu est illuminée par une fibre
optique qui propage une lumière source de diverses longueurs d'onde
(de 450 à 1 000 nm). Après propagation dans le tissu, la
lumière réfléchie (appelée réflectance) est détectée par des fibres
collectrices situées à différentes distances de la source
(A). La courbe de réflectance enregistrée peut alors être
analysée par un modèle simulant la propagation des photons dans les
tissus, pour en déduire les coefficients d'absorption et de
diffusion (B). Les signatures spectrales ainsi obtenues
permettent de détecter des changements métaboliques et/ou
structuraux de la zone sondée (C).
Figure 3. Imagerie confocale fibrée de réflectance
appliquée au tissu cervical ex vivo. Observation dans
l'épithélium cervical d'une zone normale (A) et d'une zone
dysplasique de haut grade (B) avec la sonde
R600 développée par la société Mauna Kea
TechnologiesSA. Les images obtenues en temps réel
offrent suffisamment de résolution pour permettre une analyse de la
distribution et de la morphologie des noyaux (flèches). Images
réalisées par Mauna Kea TechnologiesSA.
Figure 4. Principe de la biopsie optique par
spectroscopie de fluorescence. A) L'excitation lumineuse d'un
tissu à une longueur d'onde donnée (ici 450 nm) déclenche la
fluorescence de plusieurs molécules fluorophores qui émettent à des
longueurs d'onde supérieures (ici entre 500 et 650 nm).
Connaissant le spectre spécifique du fluorophore recherché, il est
possible de l'identifier par discrimination spectrale et d'analyser
ses variations d'intensité liées aux changements métaboliques du
tissu. B) Les fluorophores peuvent également être
différenciés temporellement. Cette approche est préférentiellement
utilisée pour l'analyse des fluorophores exogènes qui ont un temps
d'émission plus long que les fluorophores endogènes. Pour détecter
le signal « utile », il suffit alors d'attendre que les
autres signaux se soient éteints (ici après 4 ns).
Figure 5. Imagerie confocale fibrée de tissu cervical
par mesure de fluorescence exogènein vitro.
Images de tissu normal (A) et de tissu dysplasique de haut
grade (B) réalisées avec le Cell-viZio développé par Mauna
Kea TechnologiesSA. Après application d'un marqueur
nucléaire fluorescent, le tissu est excité par une source laser à
488 nm. La détection des signaux émis permet de visualiser les
noyaux des cellules cervicales sur une tranche optique de
20 µm d'épaisseur et avec une résolution latérale de 2 à
4 µm. Cette approche appliquée in vivo à l'aide de
marqueurs non toxiques devrait permettre de fournir en temps réel
un diagnostic du tissu cervical.
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