La pathologie 3D est explorée comme alternative à l’histologie traditionnelle basée sur des lames, car elle peut fournir des informations 3D détaillées sur les structures pathologiques et les interactions cellulaires sans altérer les tissus. Cette approche permet d'analyser des structures tissulaires 3D complexes et d'imager des tissus épais, ce qui n'est pas possible avec les méthodes basées sur des lames.

Les chercheurs ont utilisé leur microscope à feuille de lumière ouvert et amélioré pour capturer des images d’échantillons cliniques densément étiquetés, montrant ainsi son potentiel pour une pathologie 3D non destructive. Kevin W. Bishop de l'Université de Washington détaillera les travaux réalisés lors du congrès Optica Biophotonics qui se tiendra à Fort Lauderdale, en Floride, du 7 au 10 avril 2024. La présentation de Bishop est prévue le mardi 9 avril de 13 h 45 à 14 h HAE. .

Pour certaines maladies, comme le cancer de la prostate, il peut être difficile de déterminer quels patients ont besoin d’un traitement agressif et lesquels n’en ont pas besoin. Les informations 3D pourraient à terme aider les cliniciens à mieux déterminer le meilleur traitement pour chaque patient.

La microscopie à feuille de lumière à ciel ouvert est utilisée pour acquérir rapidement des images 3D de tissus marqués par fluorescence qui ont été traités de manière à les rendre transparents ou translucides. La configuration typique utilise une fine feuille de lumière fixe pour éclairer et imager l’échantillon par le bas, un peu comme un scanner de documents à plat. Cela permet une imagerie haute résolution de grandes zones à des vitesses beaucoup plus rapides que celles possibles avec d'autres approches d'imagerie 3D (par exemple, la microscopie confocale).

Bien que de nombreux types de marqueurs puissent être utilisés avec cette technique de microscopie, les échantillons pathologiques 3D utilisent généralement des colorants qui imitent la coloration à l'hématoxyline et à l'éosine (H&E) utilisée dans les lames histologiques traditionnelles. Étant donné que ce type de coloration est beaucoup plus dense que les colorations hautement ciblées, la capacité de coupe optique du microscope (sa capacité à visualiser une fine tranche dans un échantillon 3D) devient essentielle pour obtenir une bonne qualité d'image.

Bien qu'une meilleure coupe soit possible en utilisant une ouverture numérique d'éclairage plus élevée, cela crée une profondeur de champ plus courte qui réduit le champ de vision utilisable du système. Pour surmonter ce défi, les chercheurs ont développé un nouveau microscope à feuille de lumière ouverte qui intègre un bras d'éclairage à balayage axial.

Comparé à leur précédente conception de microscope avec une feuille de lumière fixe, le nouveau système a quadruplé le champ de vision et doublé la capacité de coupe optique sans compromettre la vitesse d'imagerie volumétrique. Les chercheurs ont démontré son utilité en imageant un rein de souris dégagé et densément marqué. Ils ont également acquis d'autres ensembles de données de tissus cliniques pour montrer davantage que le système optimisé peut fournir la qualité d'image et le champ de vision nécessaires aux études de pathologie 3D.

"Nous prévoyons d'utiliser cette plateforme pour mener des études cliniques à grande échelle qui nous aideront à comprendre où la pathologie 3D peut avoir le plus grand impact clinique", a déclaré Bishop.