Une étude publiée dans Nature Génie biomédical détaille une nouvelle méthode d’imagerie du placenta chez les patientes enceintes ainsi que les résultats d’une étude clinique pilote. En combinant des mesures optiques avec des ultrasons, les résultats montrent comment les niveaux d’oxygène peuvent être surveillés de manière non invasive et offrent une nouvelle façon de générer une meilleure compréhension de cet organe complexe et crucial. Cette recherche est le résultat d’une collaboration des groupes d’Arjun Yodh et de Nadav Schwartz de l’Université de Pennsylvanie avec des collègues de l’Hôpital pour enfants de Philadelphie (CHOP) et a été dirigée par le postdoc Lin Wang.
Schwartz décrit le placenta comme le « moteur » de la grossesse, un organe qui joue un rôle crucial dans l’apport de nutriments et d’oxygène au fœtus. Le dysfonctionnement placentaire peut entraîner des complications telles que la restriction de la croissance fœtale, la prééclampsie et la mortinaissance. Pour accroître les connaissances sur cet organe crucial, l’Institut national de la santé de l’enfant et du développement humain a lancé le projet sur le placenta humain en 2014. L’un des objectifs du programme est de développer des outils pour évaluer la structure et la fonction du placenta humain en temps réel, y compris des dispositifs optiques.
Pendant trois ans, les chercheurs ont optimisé la conception de leur instrument et l’ont testé en milieu préclinique. Le processus impliquait l’intégration de fibres optiques avec des sondes à ultrasons, l’exploration de divers transducteurs à ultrasons et l’amélioration de la technologie multimodale afin que les mesures soient stables, précises et reproductibles lors de la collecte de données au chevet du patient. L’instrumentation qui en résulte permet désormais aux chercheurs d’étudier l’anatomie du placenta tout en collectant des informations fonctionnelles détaillées sur le flux sanguin et l’oxygénation du placenta, des capacités que les dispositifs commerciaux existants n’ont pas, selon les chercheurs.
Parce que le placenta est situé bien en dessous de la surface du corps, l’un des principaux défis techniques relevés par Wang, postdoctorant au laboratoire de Yodh, était de réduire le bruit de fond dans le système optoélectronique. La lumière est diffusée et absorbée lorsqu’elle traverse des tissus épais, dit Yodh, et la clé du succès était de réduire les interférences de fond afin que la petite quantité de lumière qui pénètre profondément dans le placenta puis revienne soit encore assez grande pour une haute qualité la mesure.
Nous envoyons un signal lumineux qui traverse les mêmes tissus profonds que l’échographie. La quantité extrêmement faible de lumière qui retourne à la sonde de surface est ensuite utilisée pour évaluer avec précision les propriétés des tissus, ce qui n’est possible qu’avec des lasers, des optiques et des détecteurs très stables. Lin a dû surmonter de nombreux obstacles pour améliorer le rapport signal sur bruit au point où nous avons fait confiance à nos données. »
Arjun Yodh, Université de Pennsylvanie
Notamment, le document décrit également les résultats d’une étude pilote où 24 patientes enceintes au cours de leur troisième trimestre ont reçu de l’oxygène supplémentaire pendant une courte période, créant une hyperoxie placentaire. À l’aide de l’appareil, l’équipe a recueilli des mesures des concentrations sanguines oxygénées et désoxygénées du placenta avant et pendant l’hyperoxie ; les résultats ont démontré que l’appareil pouvait être utilisé pour étudier la fonction placentaire en temps réel. La recherche a également fourni de nouvelles informations sur la relation entre le flux sanguin et la malperfusion vasculaire maternelle, qui se produit lorsque le flux sanguin dans le placenta est entravé.
« Non seulement nous montrons que les niveaux d’oxygène augmentent lorsque vous donnez de l’oxygène à la mère, mais lorsque nous analysons les données, à la fois pour les résultats cliniques et la pathologie, les patients atteints de malperfusion vasculaire maternelle n’ont pas eu autant d’augmentation d’oxygène par rapport aux patients. avec des placentas normaux », explique Schwartz. « Ce qui était excitant, c’est que non seulement nous avons obtenu un instrument pour sonder plus profondément que les appareils commerciaux, mais nous avons également obtenu un signal précoce indiquant que les expériences d’hyperoxygénation peuvent différencier un placenta sain d’un placenta malade. »
Alors que l’appareil est encore en développement, les chercheurs peaufinent actuellement leur instrument pour le rendre plus convivial et lui permettre de collecter des données plus rapidement. L’équipe travaille également actuellement sur des études plus importantes, y compris récemment des données de patients au cours de leur deuxième trimestre, et ils sont également intéressés par l’étude de différentes régions du placenta. « Du point de vue de l’instrumentation, nous voulons rendre l’opération plus conviviale, puis nous voulons mener davantage d’études cliniques », explique Wang à propos de l’avenir de ce travail. « Nous avons beaucoup d’idées intéressantes. »
Et parce qu’il existe de nombreuses questions cliniques sans réponse sur le placenta, pour Schwartz, le plus grand potentiel de ce travail est de fournir un moyen de commencer à répondre à ces questions. « Sans pouvoir étudier directement le placenta, nous nous appuyons sur une science très indirecte », dit-il. « C’est un outil qui nous aide à étudier la physiologie sous-jacente de la grossesse afin que nous puissions étudier de manière plus stratégique les interventions qui peuvent aider à soutenir de bons résultats de grossesse. »
