Séminaire CREATIS - Spectroscopie ultrasonore pour la caractérisation tissulaire et le suivi de thérapie anti-cancer

La spectroscopie ultrasonore quantitative permet de remonter à des paramètres physiques moyens des tissus via le coefficient de rétrodiffusion. Les propriétés des diffuseurs du tissus sont obtenus par méthode inverse en utilisant des modèles de diffusion ultrasonore. Cette technique peut être utilisée pour différentes applications où l’on s’intéresse à la microstructure tissulaire, comme la caractérisation tissulaire, ou à son évolution, comme pour le suivi d’un traitement anti-cancer.

Des paramètres des diffuseurs peuvent être estimés en utilisant des modèles de diffusion. Il est cependant souvent difficile d’établir une relation entre les paramètres des diffuseurs estimés par spectroscopie ultrasonore quantitative, en particulier le rayon des diffuseurs, et des structures tissulaires estimées par microscopie optique. Ceci pourrait être dû à l’utilisation de modèles de diffusion ultrasonore valides uniquement dans les milieux dilués, ce que ne sont pas nécessairement les tissus. Le modèle facteur de structure est un modèle de diffusion ultrasonore adapté pour les milieux concentrés, car il prend en compte la position des diffuseurs, et son intérêt par rapport aux modèles classique a été évalué sur des tissus ex vivo.

Actuellement la routine clinique pour attester de l'efficacité d'un traitement anti-cancer consiste en la mesure de la taille macroscopique de la tumeur dont une diminution peut prendre plusieurs semaines à plusieurs mois. La spectroscopie ultrasonore a montré son intérêt pour la détection précoce de la mort cellulaire, qui est un marqueur de la réponse tumorale à la thérapie. L’apoptose est l’une des morts cellulaires les plus communes induites par les traitements anti-cancer. Celle-ci se caractérise par d’importants changements structurels : la cellule diminue de taille, son noyau se condense puis se fragmente avant la fragmentation de la cellule elle-même en corps apoptotiques. Ces changements structurels pourraient induire des changements de contacts entre les cellules. En considérant l’analogie entre culots cellulaires et matériaux granulaires, un changement des contacts entre les cellules pourraient ainsi être à l’origine de l’évolution d’une composante non linéaire de la diffusion ultrasonore. Un paramètre de diffusion non linéaire a été proposé dans cette étude pour le suivi de la mort cellulaire sur des biofantômes de cellules.

Biographie :

Pauline Muleki Seya est actuellement en post-doctorat à Physmed Paris (anciennement équipe Physique pour la médecine de l’Institut Langevin) où elle travaile sur la détection des microbulles à haute résolution et la microscopie ultrasonore de localisation. Elle s’est intéressée durant sa thèse au
labTAU à Lyon à la sonoporation des cellules adhérentes par cavitation inertielle, puis à la spectroscopie ultrasonore pour la caractérisation tissulaire, le suivi de thérapie anti-cancer et l’évaluation de la stéatose hépatique non-alcoolique durant ses post-doctorat au LMA à Marseille et au BRL à l’université d’Illinois à Urbana-Champaign.