La compréhension des mécanismes biologiques et le diagnostic des pathologies bénéficient grandement des avancées en imagerie médicale. Une technique récemment mise au point par une équipe de recherche internationale promet d’apporter une nouvelle dimension à l’analyse des tissus biologiques.
L’imagerie médicale s’enrichit continuellement de nouvelles méthodes permettant d’extraire des informations précieuses des tissus biologiques. Parmi elles, l’imagerie de phase quantitative et l’analyse des interactions des tissus avec la lumière polarisée se distinguent par leur capacité à diagnostiquer certaines pathologies et à étudier les processus biologiques. Toutefois, les techniques existantes combinant ces deux types d’informations sont souvent onéreuses et complexes, ce qui restreint leur utilisation en clinique.
Une récente publication dans la revue Advanced Photonics présente les travaux d’une équipe de recherche internationale, incluant le Professeur Roarke Horstmeyer et le Dr. Shiqi Xu de l’Université Duke, qui ont développé une technique d’imagerie novatrice : la tomographie tensorielle par ptychographie de Fourier, ou T2oFu. Cette méthode permet d’obtenir simultanément des informations de phase quantitative et de sensibilité à la polarisation à partir d’échantillons biologiques.
Un Dispositif Optique Abordable et Innovant
Le dispositif optique de T2oFu se distingue par son coût abordable. Il se compose d’une matrice de LED adressables individuellement pour l’éclairage et utilise un polariseur circulaire ainsi qu’une caméra sensible à la polarisation pour capturer les informations dépendantes de la polarisation. L’équipe de recherche a élaboré un modèle de reconstruction spécifique à T2oFu, fondé sur des théories de propagation de la lumière, pour décrire avec précision les mesures expérimentales.
Le cadre théorique et le dispositif expérimental établis, les chercheurs ont soumis leur méthode à une série d’expériences concluantes. Ils ont notamment reconstruit des images 3D détaillées de fibres musculaires, révélant des informations sur l’anisotropie et la phase, et offrant une vue claire des filaments musculaires individuels.
« L’imagerie structurale à haut contraste et haute résolution des signaux intrinsèques dans les fibres musculaires squelettiques est importante pour la détection en temps opportun des changements dans l’organisation des myofibrilles pouvant conduire à des myopathies squelettiques », explique le Dr. Horstmeyer.
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Implications Diagnostiques et Potentiel Clinique
Les chercheurs ont également analysé un échantillon de tissu cardiaque atteint d’amylose cardiaque, une maladie mortelle affectant plus de 12 000 patients rien qu’aux États-Unis.
« Dans la pratique actuelle, le tissu cardiaque biopsié est d’abord congelé et coupé en fines tranches, puis coloré avec un colorant rouge et examiné sous un microscope croisé-polarisé », commente le Dr. Xu.
T2oFu se révèle être une technique puissante et pratique, susceptible de rendre l’imagerie par polarisation et phase plus accessible. Des améliorations futures pourraient rendre cet outil disponible à un plus grand nombre de scientifiques et de médecins, éclairant la voie vers de meilleurs diagnostics et une compréhension plus approfondie de notre organisme.
Article par Xu et al., “Tensorial tomographic Fourier ptychography with applications to muscle tissue imaging,” Adv. Photon. 6(2) 026004 (2024), doi 10.1117/1.AP.6.2.026004
