Une imagerie 3D non destructive permet de guérir les cœurs brisés
Actuellement, le diagnostic des maladies cardiovasculaires (MCV) dépend de l’évaluation de la macroanatomie cardiaque, de la fonction cardiaque totale et des marqueurs métaboliques de l’ensemble du corps. Ces mesures provoquent de mauvais diagnostics dans 20 % des cas et, chez les patients âgés, jusqu’à 60 % des MCV ne sont pas diagnostiquées.
Étudier la microanatomie et le métabolisme du cœur
Avec le soutien du programme Marie Skłodowska-Curie, le projet ANATOMY-FOUND a proposé d’étudier les événements de l’évolution des MCV survenant avant que les macropathologies, utilisées régulièrement pour le diagnostic, puissent être détectées. Pour y parvenir, les cliniciens ont besoin de techniques d’imagerie non invasives et spécifiques aux organes afin d’examiner la microanatomie et le métabolisme cardiaques, qui peuvent être ensuite mis en corrélation avec la fonction cardiaque. «Les processus précoces des MCV commencent souvent dans les cellules cardiaques, avant de se transformer en une maladie affectant tout l’organe; c’est pourquoi de nouvelles technologies fournissant une évaluation métabolique, régionale et spécifique à l’organe et une microanatomie 3D à haute résolution s’avèrent nécessaires», explique le Dr Robert Stanley Stephenson, titulaire d’une bourse Marie Skłodowska-Curie. Pour étudier la microanatomie cardiaque, les chercheurs ont employé la microtomographie assistée par ordinateur (micro-CT) avec contraste, une technique à rayons X et ex vivo qui utilise un produit de contraste à base d’iode. Cette technique permet de faire la différence entre le tissu adipeux, le muscle, le système de conduction et le tissu conjonctif à des résolutions spatiales proches de l’échelle unicellulaire. À l’aide de cette approche, les chercheurs ont observé, en 3D et pour la première fois, le système de conduction cardiaque de cœurs humains atteints de malformations congénitales et de cœurs en bonne santé. En outre, ils ont étudié la disposition des chaînes de myocytes à l’aide de la micro-CT et de l’imagerie par résonance magnétique du tenseur de diffusion (IRM-TD), et ont démontré que l’orientation des myocytes est altérée chez les cœurs malades. Les données issues de ces analyses ont montré que le facteur principal de déformation myocardique, et par conséquent de la fonction de la pompe, ne sont pas les modifications de l’orientation de la chaîne de myocytes, mais la réorganisation des unités de myocytes agrégées. Une nouvelle technique d’imagerie métabolique in vivo, utilisant un pyruvate radiomarqué comme sonde d’imagerie, a mis en évidence une réduction du potentiel métabolique aérobie accompagnée d’une transition concomitante vers un état métabolique anaérobie indésirable chez les cœurs défaillants. Curieusement, cette altération correspondait à une remodélisation morphologique importante.
L’impact d’ANATOMY-FOUND
Grâce à de nouvelles méthodologies d’imagerie 3D et 4D, non destructives et de pointe, ANATOMY-FOUND est parvenu à étudier la microstructure et la fonction cardiaques de personnes en bonne santé et de personnes malades. Les résultats permettent de comprendre de manière plus précise le système de conduction cardiaque et la manière dont il est remodelé chez les cœurs atteints de malformations congénitales. Étant donné que la conduction cardiaque est le stimulateur biologique du cœur, il est important que les cliniciens n’endommagent pas ces cellules lors de la chirurgie ou des interventions. En fournissant un modèle 3D précis de la conduction cardiaque, ANATOMY-FOUND espère rendre les chirurgies plus sûres. Pour atteindre cet objectif, les partenaires du projet ont produit les premiers cœurs imprimés en 3D fabriqués avec du myocarde flexible et transparent pour illustrer le système de conduction cardiaque, affiché en couleur. Cette approche améliorera la planification chirurgicale et réduira la mortalité et la morbidité des patients atteints de malformations cardiaques congénitales. Les résultats du projet indiquent que les déficiences métaboliques sont associées à la remodélisation cardiaque et peuvent se manifester par la dysfonction de la pompe et l’insuffisance cardiaque. La technique d’imagerie métabolique in vivo utilisée dans le cadre d’ANATOMY-FOUND présente un grand potentiel en tant qu’outil pour le diagnostic rapide des MCV et pourrait devenir une technique quotidienne de dépistage au sein des cliniques. Comme le souligne le chercheur Michael Pedersen, «ANATOMY-FOUND fournit une possible nouvelle approche pour diagnostiquer les maladies cardiaques avant de recourir aux méthodes classiques fondées sur des caractéristiques morphologiques». Sa capacité à identifier les altérations régionales du cœur pourrait également ouvrir la voie à de futurs traitements ciblés.
Mots‑clés
ANATOMY-FOUND, maladie cardiovasculaire (MCV), conduction cardiaque, microanatomie, myocyte, remodeler, imagerie par résonance magnétique du tenseur de diffusion (IRM-TD), microtomographie assistée par ordinateur (micro-CT) avec contraste