Brevet FR3130381A1 — publié le 20230616

Il est proposé un procédé de détection de dépôts immuns glomérulaires rénaux de type organisé sur une biopsie rénale, comprenant : l’acquisition d’une image spectrale de la biopsie rénale par microspectroscopie Raman polarisée, l’image spectrale étant formée d’un ensemble de pixels où chaque pixel correspond à un spectre Raman obtenu sur un point correspondant de la biopsie rénale, la sélection, parmi l’ensemble des spectres Raman formant l’image spectrale acquise, d’un sous-ensemble de spectres Raman provenant de glomérules rénaux, la détermination, pour chaque spectre Raman, de la présence ou l’absence de dépôt immun de type organisé, et en fonction du nombre de spectres Raman pour lequel la présence de dépôts immuns de type organisé a été déterminée, détermination de la présence ou l’absence de dépôts immuns de type organisée pour la biopsie rénale considérée. Figure de l’abrégé : Figure 4 Détection de dépôts immuns glomérulaires rénaux de type organisé par spectroscopie Raman polarisée La présente divulgation concerne un procédé de détection des dépôts immuns glomérulaires rénaux de type organisé, et un dispositif permettant la mise en œuvre du procédé. Au cours de certaines maladies, notamment dysimmunitaires, des molécules peuvent se déposer dans le rein, en particulier au niveau des glomérules rénaux qui assurent un rôle de filtre responsable de la production de l’urine. Ces dépôts glomérulaires entravent le bon fonctionnement de la filtration et sont responsables de dysfonction rénale pouvant conduire à l’insuffisance rénale chronique voire à l’épuration extra-rénale. Il existe différents types de dépôts immuns glomérulaires qui sont regroupés en deux catégories : organisés ou non organisés. En référence à la , représentant un glomérule, dans le cas de dépôts immuns organisés, ceux-ci adoptent une conformation en microfibrilles ou microtubules de quelques nanomètres de diamètre. Sur la , on a ainsi ajouté une représentation agrandie de dépôts de type fibrillaires et de type microtubulaires. Les dépôts immuns organisés regroupent eux-mêmes une grande variété de dépôts différents associés à des causes ou des pathologies différentes, dont par exemple des glomérulonéphrites à dépôts fibrillaires pseudo-amyloïdes, des glomérulonéphrites à dépôts d’immunoglobulines tubulaires organisés, etc. On connaît par exemple de l’article de G. Touchard et al. « Glomérulopathies à dépôts organisés d’immunoglobulines », Néphrologie & Thérapeutique, 2016, http://dx.doi.org/10.1016/j.nephro.2015.12.001, une proposition de classification de ces dépôts organisés. En revanche, les dépôts immuns non organisés sont exempts de toute organisation. Or, déterminer le caractère organisé ou non des dépôts glomérulaires est essentiel puisqu’il est établi que la stratégie thérapeutique est différente selon qu’il s’agisse de dépôts organisés ou non. Par exemple, une glomérulopathie à dépôts organisés traitée comme une maladie glomérulaire à dépôts non organisée présente de grands risques de non réponse au traitement, alors qu’un traitement adapté présenterait une grande efficacité. Or, les techniques existant actuellement pour identifier les dépôts glomérulaires immuns organisés ne sont pas pleinement satisfaisantes. La première technique est une coloration histologique spéciale dénommée « rouge Congo », qui permet uniquement le diagnostic d’un type particulier de dépôts organisés, c’est-à-dire les dépôts fibrillaires amyloïdes. Cette technique est simple, économique, et largement diffusée, mais elle ne permet pas le diagnostic des autres glomérulopathies à dépôts organisés (i.e. non amyloïdes) telles que les glomérulopathies microfibrillaires ou microtubullaires. La deuxième technique qui est utilisée pour faire le diagnostic avec certitude de glomérulopathies à dépôts organisés est la microscopie électronique, car cette technique permet de réaliser une analyse des structures des dépôts et donc de mettre en évidence leur organisation en fibrilles ou tubules de quelques nanomètres de diamètre. Cette technique présente toutefois d’importantes limitations, la première étant son accès très limité : en France, moins de sept centres sont en capacité de réaliser cette analyse, et un unique centre en est un expert. Une autre limitation est liée au fait que cette analyse requiert de disposer d’un échantillon spécifique, qui doit avoir été fixé dès la biopsie réalisée dans un fixateur spécifique, le glutaraldéhyde. Or, pour la plupart des patients, cet échantillon n’est pas disponible car la glomérulopathie est inconnue ou pas envisagée au moment de la biopsie, et très peu de centres réalisent une microscopie électronique de façon routinière. Enfin, ce mode d’analyse requiert un temps technique pré-analytique et analytique très important, ainsi qu’un temps médical d’expertise considérable. De fait, bien que la microscopie électronique permette en principe de réaliser un diagnostic précis, la complexité et la difficulté d’accès à cette technologie conduisent à un sous-diagnostic des maladies glomérulaires à dépôts organisés, ainsi qu’à des traitements inadaptés possiblement responsables d’échecs aboutissant à la mise en dialyse des patients. Résumé La présente divulgation vient améliorer la situation. Il est proposé un procédé de détection de dépôts immuns glomérulaires rénaux de type organisé sur une biopsie rénale, comprenant : l’acquisition d’une image spectrale de la biopsie rénale par microspectroscopie Raman polarisée, l’image spectrale étant formée d’un ensemble de pixels où chaque pixel correspond à un spectre Raman obtenu sur un point correspondant de la biopsie rénale, la sélection, parmi l’ensemble des spectres Raman formant l’image spectrale acquise, d’un sous-ensemble de spectres Raman provenant de glomérules rénaux, la détermination, pour chaque spectre Raman, de la présence ou l’absence de dépôt immun de type organisé, et en fonction du nombre de spectres Raman pour lequel la présence de dépôts immuns de type organisé a été déterminée, détermination de la présence ou l’absence de dépôts immuns de type organisée pour la biopsie rénale considérée. Dans des modes de réalisation, la sélection d’un sous-ensemble de spectres Raman correspondant à des glomérules rénaux comprend : la classification de l’ensemble des spectres Raman formant l’image spectrale selon un nombre déterminé de catégories, par la mise en œuvre d’un algorithme de classification sur l’ensemble des spectres Raman, la délimitation sur l’image spectrale d’un ou plusieurs glomérules rénaux à partir de la classification établie, et la sélection de l’ensemble des spectres Raman de l’image spectrale appartenant à un glomérule rénal. Dans des modes de réalisation, l’algorithme de classification est de type non supervisé et est de préférence un algorithme de partitionnement en k-moyennes. Dans des modes de réalisation, l’acquisition de l’image spectrale par microspectroscopie Raman polarisée comprend le balayage d’un ensemble de points de la biopsie par un faisceau incident monochromatique polarisé, et la collecte d’un spectre Raman d’un faisceau lumineux diffusé par la biopsie par diffusion Raman, et le procédé comprend l’acquisition d’au moins une image spectrale pour laquelle le faisceau lumineux diffusé est polarisé perpendiculairement par rapport à la direction de polarisation du faisceau lumineux incident. Dans des modes de réalisation, la détermination de la présence ou l’absence de dépôts de type organisé pour un spectre Raman comprend l’application d’un modèle de classification supervisé configuré pour déterminer, à partir d’un spectre Raman obtenu correspondant à un glomérule rénal, si le spectre correspond à un dépôt immun organisé ou non organisé. Le modèle de classification supervisé peut être un modèle d’analyse discriminante linéaire. Dans des modes de réalisation, la détermination de la présence ou l’absence de dépôts de type organisé pour un spectre Raman comprend en outre une étape préliminaire d’extractions de paramètres par la mise en œuvre d’un algorithme de type non supervisé entrainé sur un ensemble de spectres Raman comprenant des spectres où des dépôts de type organisé sont présents et des spectres où des dépôts de type organisé sont absents. Dans des modes de réalisation, l’extraction de paramètres est mise en œuvre par analyse en composantes principales. Dans des modes de réalisation, l’acquisition de l’image spectrale par microspectroscopie Raman polarisée comprend, l’exposition d’un ensemble de points de la biopsie à un faisceau incident monochromatique polarisé, et la collecte d’un spectre Raman d’un faisceau lumineux diffusé par la biopsie par diffusion Raman, et le procédé comprend l’acquisition d’une image spectrale respective pour au moins deux états de polarisation différents du faisceau lumineux diffusé par la biopsie. Dans des modes de réalisation, les au moins deux états de polarisation différents comprennent au moins deux états parmi le groupe comprenant : polarisation linéaire du faisceau incident et absence de polarisation du faisceau diffusé, polarisation linéaire du faisceau incident et polarisation du faisceau diffusé selon une direction parallèle à la direction de polarisation du faisceau incident, polarisation linéaire du faisceau incident et polarisation du faisceau diffusé selon une direction perpendiculaire à la direction de polarisation du faisceau incident. Dans des modes de réalisation, le procédé comprend la mise en œuvre : d’une étape de sélection d’un sous-ensemble de spectres Raman provenant de glomérules rénaux pour une image spectrale correspondant à un premier état de polarisation, d’une identification, à partir du sous-ensemble sélectionné, d’un sous-ensemble de spectres correspondants aux mêmes points de la biopsie pour les autres images spectrales correspondant à d’autres états de polarisation, d’une détermination, pour chaque spectre Raman provenant d’un glomérule rénal de chaque image spectrale acquise, de la présence ou l’absence de dépôt immun de type organisé, et la détermination de la présence ou l’absence de dépôts immuns de type organisée pour la biopsie rénale considérée comprend : pour chaque point de la biopsie sélectionné comme provenant d’un glomérule, si la présence de dépôts immuns organisés a été déterminée pour le spectre Raman correspondant d’au moins l’une des images spectrales acquises, le point de la biopsie est déterminé comme correspondant à la présence de dépôts immuns organisés, et si une majorité des points de la biopsie sélectionnés comme provenant de glomérules rénaux sont déterminés comme correspondant à la présence de dépôts immuns organisés, détermination de la présence de dépôts immuns organisés pour la biopsie. Selon un autre objet, il est décrit un dispositif d’analyse d’une biopsie rénale pour la détection de dépôts immuns glomérulaires rénaux de type organisé, le dispositif étant caractérisé en ce qu’il comprend : un dispositif de microspectroscopie Raman polarisée adapté pour acquérir au moins une image spectrale formée d’un ensemble de pixels où chaque pixel correspondant à un spectre Raman obtenu sur un point d’une biopsie rénale, et un dispositif de traitement comprenant un calculateur, en communication avec le dispositif de microspectroscopie Raman polarisée (10), et en ce qu’il est configuré pour la mise en œuvre du procédé selon la description qui précède. Selon un autre objet, il est décrit un produit programme d’ordinateur comportant des instructions pour la mise en œuvre d’un procédé de traitement d’une image spectrale formée d’un ensemble de pixels où chaque pixel correspond à un spectre Raman obtenu sur un point d’une biopsie rénale, le procédé comprenant : la sélection, parmi l’ensemble des spectres Raman formant l’image spectrale acquise, d’un sous-ensemble de spectres Raman correspondant à des glomérules rénaux, la détermination, pour chaque spectre Raman sélectionné, de la présence ou l’absence de dépôts immuns de type organisé, ladite détermination comprenant l’application d’un modèle de classification supervisé configuré pour détecter, à partir d’un spectre Raman obtenu correspondant à un glomérule rénal, la présence ou l’absence de dépôts immuns de type organisé, et en fonction du nombre de spectres Raman pour lesquels la présence de dépôts immuns de type organisé a été détectée, détermination de la présence ou l’absence de dépôts immuns de type organisée pour la biopsie rénale considérée. lorsqu’il est mis en œuvre par un calculateur. Le procédé proposé permet de déterminer la présence de dépôts glomérulaires immuns de type organisé sur une biopsie rénale à partir d’une analyse par microspectroscopie Raman polarisée de ladite biopsie. Ce procédé présente de nombreux avantages. D’une part, il ne requiert pas de disposer d’un échantillon spécifique, ou qui a fait l’objet d’un traitement préliminaire particulier. L’analyse peut être menée sur une coupe congelée issue d’une carotte biopsique conservée en congélation, ce qui est fait systématiquement pour toute biopsie rénale. Elle est donc disponible pour tout patient. En outre, aucune préparation n’est nécessaire sur la biopsie faisant l’objet du traitement : aucune fixation ou coloration de la biopsie n’est nécessaire. L’analyse peut être réalisée après décongélation et conservation d’une coupe, ce qui permet son transport à moindre coût (pas de nécessité de carboglace). Par rapport à la microscopie électronique, le coût de l’instrumentation d’une part, et le coût lié au temps technique et médical d’autre part, sont fortement réduits. De plus, ce procédé d’analyse est entièrement automatisé et permet une analyse robuste, reproductible et précise. La microspectroscopie Raman polarisée permet d’une part de localiser les glomérules rénaux sur la biopsie, pour ensuite ne traiter que les spectres associés aux glomérules, et d’autre part de détecter les dépôts immuns organisés sur les glomérules. Ainsi, le procédé proposé permet une plus grande accessibilité des patients à un diagnostic et donc une meilleure prise en charge. D’autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels : Fig. 1 déjà décrite, représente un glomérule avec des représentations agrandies de dépôts organisés de type fibrillaire ou microtubulaire. Fig. 2 montre schématiquement un exemple dispositif d’analyse pour la détection de dépôts immuns glomérulaires de type organisé selon un mode de réalisation. Fig. 3 représente schématiquement les principales étapes d’un procédé de détection de dépôts immuns glomérulaires de type organisé selon un mode de réalisation. Fig. 4 représente un exemple d’image spectrale dont les spectres Raman la composant sont classés en un ensemble de catégories, et un glomérule est délimité sur l’image en fonction de la classification des spectres Raman. Fig. 5a représente des spectres Raman moyens comparatifs entre des dépôts de type organisé et non organisé pour un premier état de polarisation. Fig. 5b représente des spectres Raman moyens comparatifs entre des dépôts de type organisé et non organisé pour un deuxième état de polarisation. Fig. 5c représente des spectres Raman moyens comparatifs entre des dépôts de type organisé et non organisé pour un troisième état de polarisation. Fig. 6 est une représentation des deux premières composantes principales, respectivement en abscisses et en ordonnées, d’une décomposition PCA réalisée pour un ensemble de spectres Raman obtenus pour des dépôts glomérulaires de type organisé et non organisé pour une polarisation perpendiculaire d’un faisceau incident sur une biopsie rénale. Fig. 7 représente les résultats obtenus pour un modèle de classification supervisé entre des dépôts organisés et non organisés pour différents états de polarisation. Procédé de détection de dépôts immuns glomérulaires rénaux de type organisé sur une biopsie rénale, comprenant : l’acquisition (100) d’une image spectrale de la biopsie rénale par microspectroscopie Raman polarisée, l’image spectrale étant formée d’un ensemble de pixels où chaque pixel correspond à un spectre Raman obtenu sur un point correspondant de la biopsie rénale, la sélection (200), parmi l’ensemble des spectres Raman formant l’image spectrale acquise, d’un sous-ensemble de spectres Raman provenant de glomérules rénaux, la détermination (300), pour chaque spectre Raman, de la présence ou l’absence de dépôt immun de type organisé, et en fonction du nombre de spectres Raman pour lequel la présence de dépôts immuns de type organisé a été déterminée, détermination (400) de la présence ou l’absence de dépôts immuns de type organisée pour la biopsie rénale considérée. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la sélection (200) d’un sous-ensemble de spectres Raman correspondant à des glomérules rénaux comprend : la classification (210) de l’ensemble des spectres Raman formant l’image spectrale selon un nombre déterminé de catégories, par la mise en œuvre d’un algorithme de classification sur l’ensemble des spectres Raman, la délimitation (220) sur l’image spectrale d’un ou plusieurs glomérules rénaux à partir de la classification établie, et la sélection (230) de l’ensemble des spectres Raman de l’image spectrale appartenant à un glomérule rénal. Procédé selon la revendication 2, dans lequel l’algorithme de classification est de type non supervisé et est de préférence un algorithme de partitionnement en k-moyennes. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’acquisition de l’image spectrale par microspectroscopie Raman polarisée comprend le balayage d’un ensemble de points de la biopsie (B) par un faisceau incident monochromatique polarisé (I), et la collecte d’un spectre Raman d’un faisceau lumineux diffusé (D) par la biopsie par diffusion Raman, et le procédé comprend l’acquisition d’au moins une image spectrale pour laquelle le faisceau lumineux diffusé est polarisé perpendiculairement par rapport à la direction de polarisation du faisceau lumineux incident. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la détermination (300) de la présence ou l’absence de dépôts de type organisé pour un spectre Raman comprend l’application (320) d’un modèle de classification supervisé configuré pour déterminer, à partir d’un spectre Raman obtenu correspondant à un glomérule rénal, si le spectre correspond à un dépôt immun organisé ou non organisé. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel la détermination (300) de la présence ou l’absence de dépôts de type organisé pour un spectre Raman comprend en outre une étape préliminaire (310) d’extractions de paramètres par la mise en œuvre d’un algorithme de type non supervisé entrainé sur un ensemble de spectres Raman comprenant des spectres où des dépôts de type organisé sont présents et des spectres où des dépôts de type organisé sont absents. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel l’extraction de paramètres (310) est mise en œuvre par analyse en composantes principales. Procédé selon l’une des revendications 5 à 7, dans lequel le modèle de classification supervisé est un modèle d’analyse discriminante linéaire. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’acquisition de l’image spectrale par microspectroscopie Raman polarisée comprend, l’exposition d’un ensemble de points de la biopsie à un faisceau incident monochromatique polarisé (I), et la collecte d’un spectre Raman d’un faisceau lumineux diffusé (D) par la biopsie (B) par diffusion Raman, et le procédé comprend l’acquisition d’une image spectrale respective pour au moins deux états de polarisation différents du faisceau lumineux diffusé par la biopsie. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel les au moins deux états de polarisation différents comprennent au moins deux états parmi le groupe comprenant : polarisation linéaire du faisceau incident et absence de polarisation du faisceau diffusé, polarisation linéaire du faisceau incident et polarisation du faisceau diffusé selon une direction parallèle à la direction de polarisation du faisceau incident, polarisation linéaire du faisceau incident et polarisation du faisceau diffusé selon une direction perpendiculaire à la direction de polarisation du faisceau incident. Procédé selon l’une des revendications 9 ou 10, dans lequel le procédé comprend la mise en œuvre : d’une étape de sélection (200) d’un sous-ensemble de spectres Raman provenant de glomérules rénaux pour une image spectrale correspondant à un premier état de polarisation, d’une identification, à partir du sous-ensemble sélectionné, d’un sous-ensemble de spectres correspondants aux mêmes points de la biopsie pour les autres images spectrales correspondant à d’autres états de polarisation, d’une détermination (300), pour chaque spectre Raman provenant d’un glomérule rénal de chaque image spectrale acquise, de la présence ou l’absence de dépôt immun de type organisé, et la détermination (400) de la présence ou l’absence de dépôts immuns de type organisée pour la biopsie rénale considérée comprend : pour chaque point de la biopsie sélectionné comme provenant d’un glomérule, si la présence de dépôts immuns organisés a été déterminée pour le spectre Raman correspondant d’au moins l’une des images spectrales acquises, le point de la biopsie est déterminé (410) comme correspondant à la présence de dépôts immuns organisés, et si une majorité des points de la biopsie sélectionnés comme provenant de glomérules rénaux sont déterminés comme correspondant à la présence de dépôts immuns organisés, détermination (420) de la présence de dépôts immuns organisés pour la biopsie. Dispositif (1) d’analyse d’une biopsie rénale pour la détection de dépôts immuns glomérulaires rénaux de type organisé, le dispositif étant caractérisé en ce qu’il comprend : un dispositif de microspectroscopie Raman polarisée (10) adapté pour acquérir au moins une image spectrale formée d’un ensemble de pixels où chaque pixel correspondant à un spectre Raman obtenu sur un point d’une biopsie rénale, et un dispositif de traitement (20) comprenant un calculateur (21), en communication avec le dispositif de microspectroscopie Raman polarisée (10), et en ce qu’il est configuré pour la mise en œuvre du procédé selon l’une des revendications qui précèdent. Produit programme d’ordinateur comportant des instructions pour la mise en œuvre d’un procédé de traitement d’une image spectrale formée d’un ensemble de pixels où chaque pixel correspond à un spectre Raman obtenu sur un point d’une biopsie rénale, le procédé comprenant : la sélection, parmi l’ensemble des spectres Raman formant l’image spectrale acquise, d’un sous-ensemble de spectres Raman correspondant à des glomérules rénaux, la détermination, pour chaque spectre Raman sélectionné, de la présence ou l’absence de dépôts immuns de type organisé, ladite détermination comprenant l’application d’un modèle de classification supervisé configuré pour détecter, à partir d’un spectre Raman obtenu correspondant à un glomérule rénal, la présence ou l’absence de dépôts immuns de type organisé, et en fonction du nombre de spectres Raman pour lesquels la présence de dépôts immuns de type organisé a été détectée, détermination de la présence ou l’absence de dépôts immuns de type organisée pour la biopsie rénale considérée. lorsqu’il est mis en œuvre par un calculateur (21).