Les défis de l’imagerie médicale : les avancées d’une équipe bretonne

Comment ouvrir la voie à une imagerie plus précise de la sclérose en plaques ?

Contexte

La sclérose en plaques est une maladie auto-immune complexe, caractérisée par une inflammation au niveau du système nerveux central et une dégradation de la myéline, la gaine protectrice des neurones, par les cellules du système immunitaire.
La détérioration de ces neurones contribue à la perturbation de la transmission de messages entre les neurones et à la formation de lésions dans le cerveau. Ces lésions, selon leur localisation, sont associées à plusieurs symptômes.
Au niveau de la moelle épinière, ces lésions sont à l’origine de graves troubles moteurs.

Objectifs du projet

Ce projet avait pour objectif d’adapter une technique d’imagerie par résonance magnétique (IRM) innovante, la cartographie de susceptibilité magnétique (QSM), du cerveau à la moelle épinière. En effet, si cette stratégie d’imagerie QSM permet d’ores et déjà d’identifier les lésions les plus sévères dans le cerveau, elle reste à ce jour inutilisable pour les lésions de la moelle. En plus de caractériser les lésions, la technique QSM est actuellement employée avec une valeur prédictive, permettant d’identifier certaines lésions qui traduisent une aggravation de la sclérose en plaques.

Le docteur Streichenberger a ainsi hypothétisé qu’utilisée au niveau de la moelle épinière, la stratégie d’imagerie QSM pourrait permettre de mieux distinguer les lésions inflammatoires chroniques des lésions anciennes ou réparées, afin de mieux comprendre la progression de la maladie.
Puisque les lésions au niveau de la moelle sont fortement corrélées aux symptômes cliniques des patients, développer cette stratégie QSM permettrait de quantifier plus finement la sévérité des lésions, et ainsi d’adapter les traitements de fond à la progression de la maladie. Néanmoins, la petite taille de la moelle et la proximité d’organes en mouvement nécessitent des adaptations spécifiques d’acquisition et d’analyse des images.

Présentation de l'équipe de recherche

Le porteur du projet de recherche :
Benjamin Streichenberger est docteur en mathématiques appliquées à l’Institut national de recherche en sciences et technologies du numérique (Inria) à Rennes. Spécialiste en imagerie et en traitement d’images cérébrales et médullaires, il se concentre sur l’optimisation des modèles existants et la résolution de problèmes inverses, c’est-à-dire l’étude d’un système par l’intermédiaire de l’analyse des signaux mesurés à l’extérieur.
Le projet est également porté par le docteur Élise Bannier, physicienne spécialisée dans l’IRM à la plateforme Neurinfo de l’université de Rennes. Ses principaux domaines d’études portent sur l’application de l’imagerie médicale à la sclérose en plaques, mais aussi à d’autres troubles comme les AVC ou des troubles psychiatriques.
Les docteurs Streichenberger et Bannier travaillent également en étroite collaboration avec le docteur Anne Kerbat, neurologue au CHU de Rennes.

L’équipe de recherche :
L’équipe de recherche Empenn (« cerveau » en breton), au sein de laquelle travaillent les docteurs Streichenberger et Bannier, réunit des chercheurs en science, en physique et des médecins. Elle se concentre sur la détection de marqueurs biologiques afin de développer de nouvelles méthodes statistiques et informatiques. Celles-ci permettent d’analyser les états morphologiques, structurels et fonctionnels du cerveau, dans le but d’améliorer le diagnostic, le suivi et le traitement des maladies cérébrales.
L’intégration de séquences d’imagerie couvrant un plus large éventail d’observations et la création de modèles informatiques adaptés à la facilitation du diagnostic font partie des axes de recherches principaux de l’équipe Empenn.

Le centre de recherche :
L’Institut national de recherche en sciences et technologies du numérique (Inria) de Rennes est un pôle majeur de recherche en sciences et technologie du numérique, rassemblant plus de 600 chercheurs répartis en 32 équipes interdisciplinaires. La biologie - santé numérique est au cœur de ses axes stratégiques, avec pour objectif principal de développer des outils numériques innovants pour l’analyse des données biologiques, l’imagerie médicale, l’aide au diagnostic ou encore la personnalisation des traitements. L’Inria offre également un environnement de recherche permettant de nombreuses collaborations, qu’elles soient académiques ou industrielles.

Résultats obtenus

Durant cette année de recherche, plusieurs avancées ont été réalisées. Un protocole d’acquisition spécifique, dédié à la moelle épinière, a tout d’abord été mis au point. Une fois les principaux tests de contrôle effectués, et le modèle validé, les premières images de QSM haute résolution de la moelle ont pu être obtenues. La substance blanche, la substance grise et certaines lésions ont d’ores et déjà pu être identifiées chez des patients atteints de la sclérose en plaques, à partir de la variation d’intensité du signal.

Quelles avancées pour la sclérose en plaques et les patients ?

À court terme, ce projet améliore la compréhension des mécanismes impliqués dans la progression du handicap. À moyen terme, il pourrait fournir des marqueurs plus précis de l’évolution de la maladie pour adapter les traitements à chaque patient. À long terme, l’imagerie QSM pourrait devenir un moyen d’identifier de manière fiable des marqueurs spécifiques à la progression de la sclérose en plaques.
Concrètement, cela signifie pour le patient :

• un diagnostic plus précis de la sclérose en plaques, en détectant plus finement les lésions de la moelle épinière liées à l’inflammation chronique ;
• un meilleur suivi de la maladie, en distinguant plus clairement les différents types de tissus, l’évolution des lésions au cours du temps et donc la progression de la maladie ;
• inflammatoire persistante, ouvrant la voie à une prise en charge plus ciblée et personnalisée pour les patients.