ULTRA cartographie en 3D les marges des gliomes à partir de tissus chirurgicaux humains en 30 minutes

La marge d'une tumeur cérébrale peut sembler saine sur une lame de verre et infiltrée sur la suivante. C'est le problème auquel ULTRA entend s'attaquer : la plateforme a produit une histologie virtuelle en 3D de tissus de gliome en environ 30 minutes, à partir de prélèvements chirurgicaux humains plutôt qu'au moyen d'une coloration et de coupes conventionnelles.

Le système a été développé par des chercheurs de l'Université Fudan, de l'Hôpital Huashan de l'Université Fudan, de l'Hôpital Zhongshan de l'Université Fudan, de l'Institut neurochirurgical de Pékin, de l'Université médicale de la capitale et leurs collaborateurs. Il clarifie rapidement les tissus cérébraux frais ou fixés, image les signaux chimiques grâce à une microscopie par diffusion Raman stimulée, puis utilise l'intelligence artificielle pour restaurer l'image, prédire un canal protéique à partir d'un canal lipidique et créer des images de type H&E plus faciles à interpréter pour les anatomopathologistes.

Cette combinaison répond à une faiblesse particulière de l'analyse de coupes congelées. L'analyse peropératoire est rapide, mais elle repose généralement sur un nombre limité de coupes en deux dimensions. Les gliomes peuvent se propager dans les tissus cérébraux environnants selon des schémas irréguliers ; une coupe qui semble presque normale peut donc se trouver à côté d'une autre contenant des cellules tumorales. ULTRA préserve le volume tissulaire intact et suit son architecture en profondeur.

Les chercheurs ont évalué la plateforme sur des échantillons provenant de 17 patients opérés pour une tumeur cérébrale, dont plusieurs sous-types de gliomes. Dans un échantillon de marge de glioblastome, l'équipe a traité environ 1 mm³ de tissu en quelque 30 minutes et utilisé un réseau neuronal convolutif en 3D pour calculer un « ULTRAscore », qui estime si chaque bloc de tissu contenait une tumeur. La carte obtenue a divisé l'échantillon en régions de tumeur dense, de tumeur infiltrante clairsemée et de cerveau non tumoral.

Qu'est-ce qui changerait en pratique ? Si cette approche peut à terme être adaptée et validée pendant une opération, elle pourrait fournir aux neurochirurgiens davantage d'informations à l'échelle des tissus sur les zones où l'infiltration du gliome se poursuit au-delà de la masse visible. Dans l'étude, les anatomopathologistes qui n'examinaient que des coupes individuelles en 2D n'ont pas détecté la tumeur dans certaines plages de profondeur, avec des taux de détection manquée de 20 % et 23 %, alors que les plans adjacents contenaient une tumeur. Pour l'instant, ULTRA reste un résultat de laboratoire obtenu à partir de prélèvements chirurgicaux, et non un système clinique dont la capacité à guider des opérations en temps réel aurait été démontrée.