Une nouvelle radiographie 100 milliards de fois plus lumineuse que la machine de l’hôpital est utilisée pour montrer les dommages causés aux poumons par COVID-19
TORONTO — Un nouvel appareil à rayons X qui permet aux scientifiques de zoomer jusqu’au niveau cellulaire a été utilisé pour montrer les dommages causés aux poumons humains par le COVID-19, comme le rapporte un article publié jeudi dans la revue Nature Methods.
Des scientifiques de l’University College London au Royaume-Uni et de l’European Synchrotron Research Facility en France ont utilisé la machine appelée Hierarchical Phase-Contrast Tomography (HiP-CT), qui est le rayon X le plus lumineux du monde, pour scanner des organes humains donnés, y compris les poumons d’un donneur atteint de COVID-19.
Selon un communiqué, la HiP-CT permet aux chercheurs et aux scientifiques d’utiliser la cartographie 3D de l’objet scanné à différentes échelles en imagerie de l’organe entier puis en zoomant jusqu’au niveau cellulaire.
La technique utilise la source de rayons X la plus brillante au monde et est 100 milliards de fois plus brillante qu’une radiographie d’hôpital. Cette luminosité permet aux chercheurs de visualiser des vaisseaux sanguins de cinq microns de diamètre – environ un dixième du diamètre d’un cheveu – dans un poumon humain intact.
Les tomodensitogrammes cliniques habituels ne montrent que des vaisseaux sanguins 100 fois plus grands, d’un diamètre d’environ un millimètre.
« La capacité de voir les organes à des échelles comme celle-ci sera vraiment révolutionnaire pour l’imagerie médicale », a déclaré dans le communiqué le Dr Claire Walsh, ingénieur en mécanique impliqué dans le projet. « Lorsque nous commencerons à relier nos images HiP-CT aux images cliniques grâce à des techniques d’IA, nous serons — pour la première fois — en mesure de valider avec une grande précision les résultats ambigus des images cliniques. »
Grâce au HiP-CT, les chercheurs ont pu voir comment l’infection grave par le COVID-19 « dévie » le sang entre deux systèmes distincts : les capillaires qui oxygènent le sang et ceux qui alimentent le tissu pulmonaire lui-même.
La réticulation empêche le sang du patient d’être correctement oxygéné, ce qui était auparavant une hypothèse mais non prouvée, indique le communiqué.
« En combinant nos méthodes moléculaires avec l’imagerie multi-échelle HiP-CT dans les poumons affectés par la pneumonie COVID-19, nous avons acquis une nouvelle compréhension de la façon dont le shuntage entre les vaisseaux sanguins des deux systèmes vasculaires d’un poumon se produit dans les poumons blessés par le COVID-19, et de l’impact qu’il a sur les niveaux d’oxygène dans notre système circulatoire », a déclaré Danny Jonigk, professeur de pathologie thoracique à la Hannover Medical School en Allemagne, dans le communiqué.
Les chercheurs utilisent maintenant le HiP-CT pour produire un « Atlas d’organes humains » lancé jeudi, montrant le cerveau, le poumon, le cœur, deux reins et une rate et le poumon d’un patient décédé du COVID-19, qui comprend une biopsie pulmonaire et une biopsie pulmonaire du COVID-19.
L’Atlas sera disponible en ligne pour les chirurgiens, les cliniciens et le public.
« L’Atlas couvre une échelle jusqu’ici peu explorée dans notre compréhension de l’anatomie humaine, à savoir l’échelle du centimètre au micron dans les organes intacts », a déclaré Peter Lee, responsable du projet, dans le communiqué. « Les tomodensitogrammes et les IRM cliniques permettent une résolution d’un peu moins d’un millimètre, tandis que l’histologie (étude des cellules/coupes de biopsie au microscope), la microscopie électronique (qui utilise un faisceau d’électrons pour générer des images) et d’autres techniques similaires permettent de résoudre les structures avec une précision inférieure au micron, mais uniquement sur de petites biopsies de tissus provenant d’un organe. La HiP-CT fait le lien entre ces échelles en 3D, en imagerie d’organes entiers, afin de fournir de nouvelles informations sur notre constitution biologique. »
Les chercheurs pensent que la nouvelle imagerie permettra de mieux comprendre des maladies comme le cancer ou la maladie d’Alzheimer, et espèrent à terme mettre à jour l’Atlas pour qu’il contienne des images d’une « bibliothèque de maladies » qui affectent les organes afin d’aider les médecins à diagnostiquer un large éventail d’affections.