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L'œil: une fenêtre sur les maladies chroniques

Un projet financé par l'UE forme de jeunes scientifiques en vue d'améliorer le diagnostic des maladies chroniques en combinant des modèles de systèmes vasculaires à l'analyse d'images informatisées de la rétine.
L'œil: une fenêtre sur les maladies chroniques
Le diagnostic médical de maladies chroniques courantes telles que le diabète, la démence vasculaire, l'hypertension et les maladies coronariennes pourrait être révolutionné par des techniques d'imagerie par informatique capables d'analyser la rétine pour y déceler des signes de modification des vaisseaux sanguins. Malheureusement, rares sont les personnes à satisfaire les exigences de ce processus en termes de formation à l'imagerie par informatique dans le domaine clinique et d'expertise en modélisation mathématique.

Le projet REVAMMAD, financé par l'UE à hauteur de 3,8 millions d'euros, aide à créer une nouvelle génération de scientifiques interdisciplinaires possédant les connaissances cliniques et les compétences d'imagerie par informatique exigées pour améliorer la mesure et le diagnostic dans de domaine médical important.

La vascularisation, ou disposition des vaisseaux sanguins, subit des changements en cas d'apparition de nombreuses maladies chroniques. La visualisation et la mesure des vaisseaux sanguins de la rétine lors de tests courants de l'œil peuvent constituer une fenêtre ouverte unique sur de nombreuses maladies, même non liées à l'œil.

La rétine et la conjonctive sont «les deux seules parties du corps dans lesquelles vous pouvez photographier directement les vaisseaux sanguins de manière relativement non-invasive», déclare Andrew Hunter, coordinateur du projet et vice-chancelier adjoint à la recherche et à l'innovation de l'Université Lincoln au Royaume-Uni.

Pour cela, il convient toutefois de réunir trois domaines d'expertise spécialisés. Il s'agit de l'informatique, en particulier dans le domaine de l'analyse des images, de la modélisation mathématique de la circulation du sang dans les vaisseaux et de la mobilité de ces derniers, et de la compréhension clinique du rôle des vaisseaux sanguins et de l'impact des maladies chroniques sur eux», déclare le Prof Hunter, un expert en vision par ordinateur et apprentissage automatique.

Combiner l'expertise

REVAMMAD a impliqué quelque 13 chercheurs sur quatre ans. «Le programme s'est avéré extrêmement étendu en terme de coopération interdisciplinaire», indique le professeur Hunter. Il a consisté en des ateliers, des activités et des formations communes et en des détachements dans d'autres parties du consortium, généralement pour quelques mois, en Allemagne, Danemark, Italie, Grèce, France et Royaume-Uni.

Certains membres de l'équipe ont développé des techniques de modélisation et mis au point des modèles en s'appuyant sur les données de mesure des vaisseaux sanguins fournies par les spécialistes en informatique. Parallèlement, des informaticiens ont perfectionné des techniques visant à localiser et mesurer correctement les vaisseaux sanguins grâce à l'imagerie informatique et à des modèles mathématiques conçus par d'autres. D'autres membres de l'équipe se sont attachés à améliorer les diagnostics cliniques à l'aide d'images informatiques.

Le projet interdisciplinaire a développé des algorithmes pour optimiser l'amélioration des images rétiniennes et l'enregistrement du modèle 3D qui compare des images d'un même élément prises à différents moments. Ces activités ont conduit directement à des avancées au niveau de tracé des nerfs cornéens et des algorithmes de segmentation des images des vaisseaux de la conjonctive, facilitant ainsi l'analyse des images.

De nouveaux modèles et de nouvelles bases de données d'imagerie

Le diabète a un impact sur la structure de la paroi des vaisseaux, les rendant plus rigides. À un stade avancé, ils se rompent et entraînent des hémorragies et micro-anévrismes, des phénomènes qui constituent les premières étapes d'une rétinopathie diabétique. L'équipe a produit de nouveaux modèles pour détecter les changements mesurables des vaisseaux sanguins dus aux dommages causés par des taux de sucre élevés dans le sang chez les diabétiques, une cause courante de perte de la vue.

Le projet a aussi mis en place un entrepôt de données combinant ensembles de données et calculs afin de gérer les images rétiniennes. Ces bases de données d'images peuvent servir à analyser la forme et la tortuosité des vaisseaux au moyen du logiciel développé à cet effet au cours du projet. Parmi les résultats du projet figure également une nouvelle base de données comparant des images de la cornée, proposée aux cliniciens pour évaluer la progression de la maladie.

Thèmes

Life Sciences

Mots-clés

REVAMMAD, formation, santé, imagerie informatique, modélisation mathématique, technologie médicale, santé publique