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Réalisation des premières images polarimétriques de Mueller du col utérin in vivo en bloc opératoire

Des chercheurs du Laboratoire de Physique des Interfaces et des Couches Minces (CNRS/École polytechnique) ont réalisé les premières images polarimétriques de col de l’utérus in vivo, dans des conditions réelles de bloc opératoire. Ces images, riches d’informations sur la structure des tissus analysés, ont été obtenues avec des temps d’acquisition records et avec une sensibilité jamais atteinte. Ces résultats, publiés en mai 2017 dans Scientific reports, permettront une meilleure détection précoce des cancers du col de l’utérus. 

Le cancer du col utérin est le deuxième cancer le plus fréquent chez la femme dans le monde, emportant avec lui plus de 275 000 vies par an. Une technique courante dans la stratégie de dépistage de ce cancer, nommée « colposcopie », consiste à examiner le col utérin avec un microscope à longue distance de travail (nommé colposcope), après application d’acide acétique et d’iodine. Cette technique permet généralement d’améliorer le contraste visuel entre les zones saines et précancéreuses mais elle souffre malheureusement de graves lacunes : elle est relativement peu efficace (scores de sensibilité et de spécificité respectivement inférieurs à 70% et 50%) et l’interprétation des résultats qu’elle fournit dépend fortement du praticien hospitalier.

L’imagerie polarimétrique de Mueller est une technique qui possède le double avantage de produire une image macroscopique (~ cm2) donnant une vision d’ensemble de l’organe, tout en révélant, par contraste, la signature de la microstructure en constituant ainsi un complément précieux aux techniques d’imagerie actuelles. Elle a été éprouvée avec succès pendant les deux dernières décennies sur un grand nombre de tissus biologiques ex vivo et permet de révéler des contrastes totalement imperceptibles à l’œil nu, entre des zones saines et lésées dans le cas d’un certain nombre de pathologies (cancer du côlon et du rectum, cancer du col utérin, fibrose du foie, …).

Le groupe de recherche AOP du LPICM, connu pour ses études pionnières dans ce domaine, a notamment montré pour la première fois en 2013 que les zones précancéreuses du col utérin étaient caractérisées par une chute brutale de leur anisotropie d’indice (biréfringence ) et par une désorganisation locale des fibres de collagène. Sur la base de ces seuls critères, le groupe AOP a montré à travers une étude statistique et sur des échantillons ex vivo, qu’il était possible d’améliorer sensiblement les scores de sensibilité et de spécificité de la colposcopie classique, jusqu’à des valeurs excédant 80%. Cependant, la portée de cette technique restait encore limitée car l’imagerie de tissus biologiques en conditions ex vivo n’est pas compatible avec le diagnostic dans les conditions cliniques réelles, qui exige un résultat immédiat de l’analyse des tissus in vivo.

Aujourd’hui, l’équipe de recherche a réussi une percée déterminante en réalisant les toutes premières images polarimétriques de Mueller de col utérin in vivo, sur des patients humains, dans des conditions réelles de bloc opératoire. Ces images, riches d’informations sur la structure des tissus analysés, ont été obtenues avec des temps d’acquisition de 1,6 s grâce à un tout premier prototype de colposcope sur lequel a été greffé un polarimètre de Mueller miniaturisé. L’instrument a été testé par des praticiens avec un changement minimal de leur pratique médicale courante. Cette première démonstration est une étape majeure vers l’utilisation future de l'imagerie polarimétrique de Mueller non seulement dans le cadre du diagnostic du cancer du col utérin, mais aussi dans le cadre de la détection précoce et in vivo d’autres types de pathologies comme les menaces d'accouchement prématuré.

a) : Prototype du colposcope polarimétrique de Mueller ; b) : Imagerie in vivo du col utérin en conditions de bloc opératoire ; c) : Image couleur classique d’un col utérin in vivo (1 : exocol, 2 : orifice endocervical, 3 : polype) ; d) : Image polarimétrique en « dépolarisation » ; e) : Image polarimétrique en « retard de phase linéaire » (quantifie l’ampleur de la biréfringence) ; f) : Image polarimétrique montrant les orientations des axes propres de la biréfringence linéaire (permettant de donner des informations sur l’orientation des fibres de collagène). Résolution des images polarimétriques : 450 x 450 pixels. Ces images ont été réalisées au centre hospitalier universitaire du Kremlin-Bicêtre.

Référence de l’article : Jérémy Vizet, Jean Rehbinder, Stanislas Deby, Stéphane Roussel, André Nazac, Ranya Soufan, Catherine Genestie, Christine Haie-Meder, Hervé Fernandez, François Moreau and Angelo Pierangelo, “In vivo imaging of uterine cervix with a Mueller polarimetric colposcope,” Sci. Rep., vol. 7, no. 1, p. 2471, 2017.
DOI : doi:10.1038/s41598-017-02645-9

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