Projet ANR-15-CE19-0017 – CUMBA : Modalité d'imagerie ultrasonore cellulaire pour quantifier l'agrégation érythrocytaire in vivo
Programme : Technologies pour la santé (DS0413) 2015
Année de financement : 2015
Coordinateur du projet : Madame Emilie FRANCESCHINI (Centre National de la Recherche Scientifique Délégation Provence et Corse, Laboratoire de Mécanique et d'Acoustique)
Montant : 566384.0 euros
Durée : 48 mois
Résumé : CONTEXTE. Les globules rouges (GRs) en écoulement dans les vaisseaux sanguins s’agrègent ou se désagrègent formant un processus réversible. L’agrégation est un phénomène physiologique normal  et confère aux agrégats la forme de rouleaux ou de structures tridimensionnelles enchevêtrées. Cependant, l’hyperagrégation est associée à plusieurs pathologies impliquant des désordres rhéologiques sanguins menant à des dysfonctionnements microvasculaires et à la thrombose veineuse. Elle est principalement corrélée à l’augmentation de macromolécules plasmatiques. L’hyperagrégation des GRs est un marqueur global d’inflammation durant une maladie ou une chirurgie, et se produit pour des états chroniques (obésité, diabète, athérosclérose) et des sepsis. 
Dans le contexte de la transplantation d’organe, le suivi de l’agrégation des GRs pourrait être un marqueur pertinent de l’inflammation et de la perfusion tissulaire pour vérifier la qualité des organes à transplanter. La plupart des organes prélevés pour un don proviennent de donneurs en état de mort cérébrale. Cependant, les organes de ces patients présentent souvent des réponses inflammatoire et immunologique accrues les rendant non-transplantables. Pour une détection précoce de l’inflammation, notre projet CUMBA propose de quantifier en continu l’agrégation des GRs par une technique d’imagerie ultrasonore cellulaire. Ainsi, les variations d’agrégation érythrocytaire seront évaluées en temps réel comme marqueurs d’inflammation avant le retrait de l’organe. Le bénéfice médical est le contrôle en continu chez les donneurs en soins intensifs pour détecter toute modification d’agrégation et toute association inflammatoire dans l’organe à transplanter. 
OBJECTIFS. L’objectif principal du projet CUMBA est de développer une modalité d’imagerie ultrasonore cellulaire pour évaluer l’agrégation des GRs in situ et in vivo. A partir de l’analyse fréquentielle des signaux rétrodiffusés par le sang, l’outil ultrasonore que nous proposons permettra de quantifier des paramètres de structure: la taille moyenne, la compacité, la forme et l’orientation des agrégats. Cet outil permettra de quantifier l’hyperagrégation dans des artères ou des veines spécifiques du donneur d’organes. Avant d’évaluer la performance de cette nouvelle méthode d’imagerie cellulaire sur des études pathophysiologiques chez l’humain, il est nécessaire de calibrer et d’évaluer expérimentalement la précision de la méthode. A cette fin, un dispositif expérimental original de type cône-plan sera développé pour effectuer simultanément des mesures optique et ultrasonore sur des GRs vidés de leur hémoglobine ou sur des microparticules transparentes imitant des GRs. Ainsi nous comparerons la structure des agrégats estimée par les techniques ultrasonore et optique, l’optique servant de mesure de référence. Les tests de fiabilité du dispositif proposé impliquent la production de fantômes de GRs. Un montage microfluidique sera donc développé afin de produire des particules transparentes monodisperses de diamètre 10µm imitant les GRs avec des propriétés mécaniques et d’agrégation contrôlables. Par ailleurs, un nouveau développement théorique de la technique d’imagerie ultrasonore cellulaire sera proposé pour prendre en compte l’anisotropie des agrégats afin d’élaborer un modèle de diffusion optimal pour l’inversion des données expérimentales, et de différencier les agrégats dans des cas sain et pathologique. Finalement, une étude préclinique sera réalisée pour évaluer l’inflammation locale sur un modèle porcin de mort cérébrale avec notre outil d’imagerie ultrasonore cellulaire.
PARTENARIAT. Ce projet regroupe quatre laboratoires de recherche de compétences complémentaires: le LMA pour les techniques quantitatives ultrasonores dans la caractérisation des tissus, l’IRPHE dans le domaine de la mécanique des biofluides, le CINaM pour la génération de microparticules et le LBUM dans le domaine de l’imagerie ultrasonore et des études précliniques.