Les ingénieurs biomédicaux de Duke espèrent qu'un nouvel appareil pourra détecter le biomarqueur d'Alzheimer
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DURHAM– Les ingénieurs biomédicaux de l'Université Duke ont conçu un nouveau dispositif d'imagerie capable de mesurer à la fois l'épaisseur et la texture des différentes couches de la rétine au fond de l'œil. Cette avancée pourrait être utilisée pour détecter un biomarqueur de la maladie d'Alzheimer, offrant ainsi un système d'alerte précoce largement répandu pour la maladie.
Les résultats apparaissent en ligne dans la revue Scientific Reports.
"Des recherches antérieures ont constaté un amincissement de la rétine chez les patients atteints de la maladie d'Alzheimer, mais en ajoutant une technique de diffusion de la lumière à la mesure, nous avons découvert que la couche de fibres nerveuses rétiniennes est également plus rugueuse et plus désordonnée", a déclaré Adam Wax, professeur de génie biomédical à Duke. "Nous espérons pouvoir utiliser ces informations pour créer un dispositif de dépistage simple et bon marché qui ne serait pas seulement disponible au cabinet de votre médecin, mais également dans des endroits comme votre pharmacie locale."
Les diagnostics de la maladie d'Alzheimer ne sont actuellement posés qu'après qu'un patient commence à présenter des symptômes de déclin cognitif. Même dans ce cas, la seule façon de déterminer avec certitude que la maladie d’Alzheimer en est la cause est de recourir à des IRM et TEP coûteuses ou à une autopsie. Mais si la progression de la maladie peut être stoppée grâce à des interventions précoces telles que les médicaments et l’exercice mental, les patients peuvent bénéficier d’une qualité de vie considérablement améliorée. C’est pourquoi les chercheurs recherchent des biomarqueurs qui pourraient être utilisés comme signes avant-coureurs de la maladie.
L’un de ces biomarqueurs potentiels provient de la rétine, qui est littéralement une extension du cerveau et une partie du système nerveux central. Des recherches antérieures ont montré que la maladie d'Alzheimer peut provoquer des modifications structurelles de la rétine, notamment un amincissement des couches internes de la rétine.
"La rétine peut fournir un accès facile au cerveau, et son amincissement peut être le signe d'une diminution de la quantité de tissu neural, ce qui peut signifier la présence de la maladie d'Alzheimer", a déclaré Wax.
Cependant, d'autres maladies telles que le glaucome et la maladie de Parkinson peuvent également provoquer un amincissement de la rétine. Des résultats de tests incohérents peuvent également provenir de différences entre les machines les plus souvent utilisées pour ces types de mesures, les appareils de tomographie par cohérence optique (OCT), et la manière dont les chercheurs les utilisent.
Dans le nouvel article, Wax et son étudiant diplômé Ge Song montrent que la couche supérieure de neurones de la rétine d'un modèle murin de la maladie d'Alzheimer présente un changement dans sa texture structurelle. Combinée aux données sur les changements d'épaisseur de cette couche, la nouvelle mesure pourrait s'avérer être un biomarqueur de la maladie d'Alzheimer plus facilement accessible.
"Notre nouvelle approche peut mesurer la rugosité ou la texture de la couche de fibres nerveuses de la rétine interne", a déclaré Song. "Cela peut fournir un moyen rapide et direct de mesurer les changements structurels provoqués par la maladie d'Alzheimer, qui présente un grand potentiel en tant que biomarqueur de la maladie."
L'OCT est l'analogue optique des ultrasons. Cela fonctionne en envoyant des ondes de lumière dans les tissus et en mesurant le temps qu’elles mettent à revenir. Bien qu’il s’agisse d’une technique d’imagerie extrêmement utile, couramment utilisée pour établir un large éventail de diagnostics, elle présente des limites.
Pour recueillir davantage de données, Wax et Song ont ajouté une mesure appelée interférométrie à faible cohérence à résolution angulaire (a/LCI), qui utilise les angles de la lumière diffusée pour recueillir davantage d'informations sur la structure du tissu. En combinant les deux mesures, les chercheurs peuvent extraire à la fois des informations sur l’épaisseur et la structure de chaque couche de la rétine.
« Les mesures a/LCI complètent les mesures d'épaisseur pour améliorer l'utilité potentielle de biomarqueurs plus quantitatifs pour la maladie d'Alzheimer », a déclaré Song. « L'OCT seul ne permet pas d'obtenir des informations texturales et structurelles sur la rétine. Vous avez besoin des deux modalités d’imagerie. C’est l’innovation clé.
Les chercheurs travaillent actuellement à intégrer cette capacité supplémentaire dans un système OCT à faible coût que Wax développe par l'intermédiaire d'une société dérivée appelée Lumedica. Alors que les machines OCT traditionnelles pèsent plus de 60 livres, occupent un bureau entier et coûtent entre $50,000 et $120,000, la conception de Wax pèse quatre livres, a à peu près la taille d'une boîte à lunch et, selon Wax, sera vendue pour moins de $15.000.
La clé de la conception de Wax est une pièce imprimée en 3D qui utilise la symétrie pour compenser les incohérences mécaniques qui peuvent survenir dans les dispositifs OCT traditionnels en raison de choses aussi minimes qu'un subtil changement de température. Song a également travaillé sur un prisme rotatif imprimé en 3D, permettant à l'a/LCI de scanner la totalité de la rétine.
« Nous sommes enthousiasmés car cette recherche montre une nouvelle façon d'utiliser les technologies OCT à faible coût en dehors du simple dépistage des maladies rétiniennes traditionnelles », a déclaré Wax. "Si nous pouvons utiliser ces appareils comme une fenêtre sur les premiers signes de maladies neurodégénératives, nous pourrons peut-être aider les gens à s'inscrire à un programme de traitement d'intervention précoce avant qu'il ne soit trop tard."
Cette recherche a été financée par les National Institutes of Health (R21AG056245, P30EY005722).
CITATION : « Imagerie cohérente multimodale des biomarqueurs rétiniens de la maladie d'Alzheimer dans un modèle murin », Ge Song, Zachary A. Steelman, Stella Finkelstein, Ziyun Yang, Ludovic Martin, Kengyeh K. Chu, Sina Farsiu, Vadim Y. Arshavsky, Adam Wax . Rapports scientifiques, 13 mai 2020. DOI : 10.1038/s41598-020-64827-2.
Source originale de l’article : WRAL TechWire