Des chercheurs ont développé le premier capteur capable d'identifier objectivement une maladie inflammatoire de l'intestin (MICI) et de distinguer ses deux sous-types. L'appareil représente une réalisation substantielle vers une approche plus personnalisée du diagnostic et du traitement des MII, une inflammation chronique du tractus gastro-intestinal touchant plus d'un million d'Américains.

Les procédures actuelles de diagnostic et de traitement des MII sont inexactes et reposent en grande partie sur des essais et des erreurs. Dans le journal de l'Optical Society Optique Biomédicale Express , les chercheurs rapportent une étude pilote d'un endoscope développé sur mesure qui utilise la technique d'empreinte chimique de la spectroscopie Raman pour détecter les marqueurs moléculaires de l'IBD dans le côlon.

Le capteur est conçu comme une sonde mini-invasive qui peut être facilement intégrée dans un examen de coloscopie de routine. Après un affinage supplémentaire, les chercheurs disent que les médecins pourraient utiliser l'appareil pour aider à diagnostiquer les MII et évaluer la réponse d'un patient au traitement.

"Avec les méthodes actuelles, en fin de compte, le diagnostic dépend de la façon dont le patient répond au traitement au fil du temps, et vous ne connaissez souvent le diagnostic que depuis quelques années, " a déclaré Anita Mahadevan-Jansen de l'Université Vanderbilt, ETATS-UNIS, auteur principal de l'article, qui a initié le projet après une expérience personnelle avec IBD. "C'est pourquoi nous avons décidé d'utiliser une méthode basée sur la lumière pour sonder la biochimie de ce qui se passe dans le côlon. Notre objectif est d'utiliser la spectroscopie Raman pour examiner les signaux inflammatoires réels."

À la recherche d'un étalon-or pour le diagnostic

Les MII se présentent sous deux sous-types :la colite ulcéreuse (CU), qui est généralement confiné au côlon, et la maladie de Crohn, qui peut se produire dans n'importe quelle partie du tractus gastro-intestinal. Ils peuvent provoquer des symptômes similaires tels qu'une diarrhée sévère, la douleur, fatigue et perte de poids, pourtant les deux types répondent différemment aux traitements disponibles, qui comprennent les médicaments, interventions diététiques et chirurgie.

Les médecins utilisent actuellement une combinaison de méthodes radiologiques et pathologiques pour diagnostiquer le sous-type de MII d'un patient et orienter les décisions de traitement, mais ces méthodes détectent les symptômes, plutôt que la source sous-jacente de la maladie, et le processus a manqué d'un étalon-or objectif. Par conséquent, jusqu'à 15 pour cent des patients reçoivent un diagnostic de colite indéterminée, ce qui signifie que le sous-type est inconnu, et 5 à 14% supplémentaires voient leur MII reclassée en fonction de leur réponse au traitement.

Des recherches antérieures menées sur des échantillons de tissus de personnes atteintes d'une MII ont montré que la CU et la maladie de Crohn ont des signatures moléculaires différentes. La nouvelle sonde détecte ces signatures afin de glaner des informations non seulement sur le sous-type de la maladie, mais aussi le degré actuel d'inflammation et même les premiers indicateurs de MICI qui surviennent avant des changements observables dans le tissu intestinal.

"La plupart des gens passent par une coloscopie de base dans le cadre des soins de routine, et vous pouvez imaginer l'utiliser pour obtenir un signal Raman de base pour chaque personne, " a déclaré Mahadevan-Jansen. " Si quelqu'un présente des symptômes de MII plus tard, vous pouvez à nouveau utiliser notre système pour déterminer s'il s'agit probablement d'une CU ou d'une maladie de Crohn. Puis une fois qu'ils sont traités, vous disposez d'une mesure objective pour suivre leur réponse car vous pouvez utiliser l'appareil pour quantifier réellement la légèreté, inflammation modérée ou sévère."

Création d'un appareil prêt pour la clinique

Pour développer la sonde, les chercheurs ont d'abord utilisé des échantillons de tissus et des modèles animaux pour identifier des biomarqueurs préliminaires et des signatures spectrales compatibles avec les MII. Ils ont ensuite construit sur mesure un système de spectroscopie Raman portable avec un laser à diode de 785 nm et une sonde à fibre optique qui délivre 80 mW à la surface du côlon.

"La personnalisation était à la fois l'emballage - pour s'assurer qu'il peut s'adapter facilement dans le canal d'endoscopie et se plier à travers les tours du côlon - et pour sonder la bonne profondeur dans les tissus que nous examinons pour nous assurer que nous pouvons obtenir une mesure robuste , " a expliqué Mahadevan-Jansen.

La spectroscopie Raman a déjà été appliquée dans le tractus gastro-intestinal pour la détection du cancer, mais l'utiliser pour mesurer les marqueurs de l'inflammation pose des défis uniques car les signaux sont beaucoup plus subtils. Cela a nécessité une ingénierie spéciale, par exemple, d'inclure des filtres qui éliminent la signature Raman produite par les composants de la sonde elle-même.

Dans leur essai pilote, les chercheurs ont utilisé l'appareil chez 15 patients ayant déjà un diagnostic de maladie de Crohn, huit patients atteints de CU et huit volontaires sains. En général, les résultats suggèrent une sensibilité élevée (la capacité de détecter les MII) mais une faible spécificité (la capacité de différencier les sous-types), bien que les résultats varient en fonction du degré d'inflammation et de l'endroit où la mesure a été prise. Lors de la mesure du côlon droit chez les patients présentant une inflammation active, par exemple, l'appareil a détecté la maladie de Crohn avec une sensibilité de 90 pour cent et une spécificité de 75, contre 86 pour cent et 39 pour cent, respectivement, lorsque les résultats sont moyennés pour tous les états pathologiques, les niveaux d'inflammation et les emplacements dans le côlon.

Regarder vers l'avant

Les chercheurs se concentrent maintenant sur le raffinement d'un ensemble d'algorithmes qui aident les médecins à interpréter les résultats des tests pour un patient donné. Pour améliorer la spécificité du test, l'équipe analyse les données d'une cohorte élargie de patients pour discerner comment des facteurs tels que le sexe, diète, la démographie et le schéma thérapeutique influencent la signature Raman. Finalement, ils envisagent un système qui combine des informations clés sur le patient avec des spectres Raman pour fournir, dans quelques secondes, des résultats personnalisés qui peuvent éclairer un diagnostic ou aider à suivre la réponse d'un patient au traitement.

"C'est une façon unique de penser la médecine personnalisée qui prend en compte toutes sortes d'informations - au-delà du génome - y compris la démographie et de nombreux autres facteurs qui rendent une personne unique, ", a déclaré Mahadevan-Jansen. "Notre laboratoire s'est vraiment efforcé de trouver des moyens d'appliquer la technologie optique pour soutenir ce type de médecine personnalisée."

Les chercheurs poursuivent également des études sur des modèles animaux pour mieux comprendre les sources de divers signaux moléculaires, identifier les types de changements auxquels on peut s'attendre à la suite du traitement et déterminer si le dispositif pourrait être utilisé pour détecter les MII ou les facteurs de risque à des stades encore plus précoces.