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En bref
- Un groupe de recherche de l'ETH Zurich a mis au point une nouvelle méthode d'imagerie par résonance magnétique (IRM) pour la détection précoce et un meilleur suivi de la sclérose en plaques (SEP).
- Cette méthode permet de cartographier les gaines de myéline dans le cerveau avec une plus grande précision qu'auparavant. La perte des gaines de myéline est une caractéristique de la sclérose en plaques.
- La nouvelle méthode d'IRM, avec son scanner spécial pour la tête, pourrait également être utilisée par les chercheurs pour mieux visualiser d'autres types de tissus solides tels que le tissu conjonctif, les tendons et les ligaments.
La sclérose en plaques (SEP) est une maladie neurologique qui entraîne généralement des handicaps permanents. Elle touche environ 2,9 millions de personnes dans le monde, et environ 15'000 personnes rien qu'en Suisse. L'une des principales caractéristiques de la maladie est que le système immunitaire du patient ou de la patiente attaque et détruit les gaines de myéline du système nerveux central. Ces gaines protectrices isolent les fibres nerveuses, un peu comme la couche de plastique qui entoure un fil de cuivre. Les gaines de myéline permettent aux impulsions électriques de voyager rapidement et efficacement d'une cellule nerveuse à l'autre. Si elles sont endommagées ou s'amincissent, cela peut entraîner des troubles irréversibles de la vue, de la parole et de la coordination.
Des chercheuses et chercheurs de l'ETH Zurich et de l'Université de Zurich, dirigés par Markus Weiger et Emily Baadsvik de l'Institut d'ingénierie biomédicale, ont mis au point une nouvelle procédure d'imagerie par résonance magnétique (IRM) qui permet de cartographier l'état des gaines de myéline avec plus de précision que ce qui était possible auparavant. Les scientifiques ont testé avec succès la procédure sur des personnes en bonne santé pour la première fois.
À l'avenir, le système d'IRM avec son scanner spécial pour la tête pourrait aider les médecins à reconnaître la SEP à un stade précoce et à mieux suivre l'évolution de la maladie. Cette technologie pourrait également faciliter la mise au point de nouveaux médicaments contre la sclérose en plaques. Mais ce n'est pas tout : la nouvelle méthode d'IRM pourrait également être utilisée pour mieux visualiser d'autres types de tissus solides tels que le tissu conjonctif, les tendons et les ligaments.
Cartes quantitatives de la myéline
Les appareils d'IRM conventionnels ne fournissent que des images imprécises et indirectes des gaines de myéline. En effet, la plupart de ces appareils réagissent aux molécules d'eau présentes dans l'organisme et stimulées par des ondes radio dans un champ magnétique puissant. Or, les gaines de myéline, qui entourent les fibres nerveuses en plusieurs couches, sont principalement constituées de tissu adipeux et de protéines. Cela dit, une certaine quantité d'eau - appelée eau de myéline - est emprisonnée entre ces couches. Les IRM standard construisent leurs images en utilisant principalement les signaux des atomes d'hydrogène de cette eau de myéline, plutôt que d'imager directement les gaines de myéline.
La nouvelle méthode d'IRM de l'ETH Zurich résout ce problème et mesure directement la teneur en myéline. Elle attribue des valeurs numériques aux images IRM du cerveau pour indiquer la quantité de myéline présente dans une zone particulière par rapport à d'autres zones de l'image. Un chiffre 8, par exemple, signifie que la teneur en myéline à cet endroit n'est que de 8% d'une valeur maximale de 100, ce qui indique un amincissement important des gaines de myéline. En résumé, plus la zone est sombre et plus le chiffre est petit sur l'image, plus les gaines de myéline ont été réduites. Ces informations devraient permettre aux médecins de mieux évaluer la gravité et la progression de la SEP.
Mesure de signaux au millionième de seconde
Cependant, il est difficile d'obtenir une image directe des gaines de myéline. En effet, les signaux que l'IRM déclenche dans le tissu sont de très courte durée, alors que ceux qui émanent de l'eau de la myéline durent beaucoup plus longtemps. «En d'autres termes, les atomes d'hydrogène des tissus de la myéline se déplacent moins librement que ceux de l'eau de la myéline. Cela signifie qu'ils génèrent des signaux beaucoup plus brefs, qui disparaissent à nouveau après quelques microsecondes», explique Markus Weiger : «Sachant qu'une microseconde est un millionième de seconde, c'est vraiment très court. Un scanner IRM classique ne peut pas capturer ces signaux fugaces parce qu'il ne prend pas les mesures assez rapidement.»
Pour résoudre ce problème, les scientifiques ont utilisé un scanner IRM de tête spécial qu'ils et elles ont développé au cours des dix dernières années en collaboration avec les sociétés Philips et Futura. Ce scanner se caractérise par un gradient de champ magnétique particulièrement important. «Plus la variation de l'intensité du champ magnétique générée par les trois bobines du scanner est importante, plus les informations sur la position des atomes d'hydrogène peuvent être enregistrées rapidement», explique Emily Baadsvik.
La génération d'un gradient aussi fort nécessite un courant puissant et une conception sophistiquée. Comme les chercheurs et chercheuses ne scannent que la tête, le champ magnétique est plus contenu et concentré qu'avec les appareils conventionnels. En outre, le système peut rapidement passer de la transmission d'ondes radio à la réception de signaux ; les scientifiques et et leurs partenaires industriels ont mis au point un circuit spécial à cet effet.
L'équipe de recherche a déjà testé avec succès cette procédure d'IRM sur des échantillons de tissus de patientes et patients atteints de SEP et sur deux individus sains. Elle souhaite ensuite la tester sur des patients et patientes atteintes de sclérose en plaques. La question de savoir si le nouveau scanner IRM de la tête fera son entrée dans les hôpitaux à l'avenir dépend maintenant de l'industrie médicale. «Nous avons démontré que notre procédé fonctionne», explique Markus Weiger. «Il appartient maintenant aux partenaires de l'industrie de le mettre en œuvre et de le commercialiser.»
* La version originale d'ETH News indiquait : «Jusqu'à présent, il n'a pas été possible de visualiser les gaines de myéline suffisamment bien pour diagnostiquer et traiter la sclérose en plaques de manière fiable». La déclaration a été clarifiée le 6.2.2024 comme suit : «Jusqu'à présent, cependant, il n'a pas été possible de visualiser les gaines de myéline suffisamment bien pour utiliser cette information pour le diagnostic et le suivi de la SEP.»