Diagnostic : un dispositif inspiré de la sismologie pour « palper » le cerveau

Des chercheurs français ont développé une technique pour mieux diagnostiquer les maladies cérébrales, de manière non invasive.

S’inspirer de la sismologie pour diagnostiquer les maladies cérébrales et dégénératives. C’est le pari fait par Stéfan Catheline et son équipe de l’unité INSERM« Applications des ultrasons à la thérapie ». Les chercheurs ont élaboré une nouvelle méthode d’imagerie médicale qui permet d’analyser l’élasticité des tissus cérébraux, et de détecter ainsi des changements qui seraient synonymes de tumeurs ou de dégénération cérébrale.

Des ondes dans le corps

En médecine, de nombreux diagnostics sont basés sur la palpation des organes. Par cette méthode, le professionnel de santé détermine au toucher l’éventuelle présence de nodules durs, ou de modifications structurelles des tissus, qui peuvent être le signe d’une anomalie.

Une autre méthode de diagnostic, dite d’élastographie, a également été développée en complément à la palpation dans les années 90 pour rendre compte de l’élasticité et des changements expérimentés par un tissu biologique.

Les scientifiques se sont en effet rendus compte que le corps humain pouvait être traversé par deux types d’ondes : ultrasons et ondes de cisaillement. L’idée : calculer la vitesse de propagation de cette seconde forme d’ondes pour recueillir des indications sur l’aspect mou ou dur des tissus et organes.
On sait en effet que plus un tissu est dur, plus l’onde se propage rapidement. L’élastographie repose donc sur la génération d’ondes de cisaillement par IRM, et sur l’analyse de leur vitesse.

Les limites du cerveau

Dans le cas du cerveau, protégé par la boîte crânienne et le liquide céphalo-rachidien, la palpation et l'élastographie posent problème. L’accès direct des médecins au cerveau est restreint, à moins de pratiquer une chirurgie à crâne ouvert. Une approche très invasive que l’état du patient ne justifie pas toujours.

Quant à l’élastographie, elle n’était jusqu’ici qu’au stade expérimental, et supposait beaucoup d’inconfort pour la personne : « La méthode suppose de générer nous-mêmes des ondes au niveau du cerveau pour étudier leur propagation. Pour cela, on fait vibrer le cerveau, en posant des « vibreurs» sur la boîte crânienne. Ce sont des techniques qui ne sont pas invasives, mais qui sont très désagréables », souligne Stéfan Catheline.

Inspiré des sismologues

C'est là que réside l’intérêt des travaux de Stefan Catheline. Le chercheur a eu l’idée de s’intéresser à d'autres ondes de cisaillement : celles qui sont naturellement générées dans le cerveau par la pulsation du sang dans les artères ou par la circulation du liquide céphalo-rachidien.

Comme celles-ci sont similaires à des ondes sismiques, il s’est inspiré de techniques connues sous le nom de « corrélation du bruit sismique », que les sismologues utilisent pour calculer la vitesse des ondes, et donc l’élasticité du milieu dans lequel elles évoluent.

L’équipe a montré que ces calculs, appliqués aux ondes de cisaillement naturellement générées dans le cerveau, permettaient là aussi de calculer l'élasticité, et de déterminer ainsi si des tissus comportent des anomalies structurelles.

Applications concrètes pour les malades

Au delà de l’aspect technique, ce nouveau mode d’analyse a des applications médicales concrètes. Stefan Catheline y voit surtout une avancée dans la détection précoce de la maladie d’Alzheimer. La dégénérescence des tissus qui caractérise la maladie transforme leur élasticité. La méthode pourrait donc permettre de calculer des variations d’élasticité, et de diagnostiquer plus tôt ces changements.

Ecoutez...

Stéfan Catheline, chercheur à l'INSERM : « Alzheimer est une maladie de plus en plus répandue. On sait que dans cette maladie il y a une dénaturation des tissus qui va peu à peu changer leur élasticité. Si on peut mesurer des variations, on peut faire de la détection précoce. »

Par ailleurs, il estime que nos connaissances du fonctionnement biomécanique du cerveau sont encore insuffisantes. Ces travaux pourraient dès lors former la base de futures recherches sur le sujet, et enrichir la formation des neurochirurgiens.

Ces derniers s’entraînent aujourd'hui sur des simulateurs qui ne reflètent pas toute la complexité du cerveau. Mieux comprendre le fonctionnement et la création des ondes dans le cerveau pourrait améliorer ce dispositif, et le rendre plus proche de ce qui se passe dans la réalité.