Cartographier les voies cachées du cerveau grâce aux ondes sonores et à de minuscules bulles
Des chercheurs mettent au point un outil d’imagerie non effractif à haute résolution capable de détecter des affections neurovasculaires en « écoutant » la circulation sanguine dans le réseau microvasculaire du cerveau.

Au Canada, les accidents vasculaires cérébraux (AVC) demeurent un important problème de santé qui touche environ 100 000 adultes chaque année. Les premiers changements associés aux AVC et à d’autres affections neurovasculaires apparaissent souvent dans les plus petits vaisseaux sanguins du cerveau, appelés capillaires.

« Les capillaires comptent parmi les composantes les plus importantes du réseau microvasculaire du cerveau », explique le Dr Stephen Lee, qui effectue un stage postdoctoral à Polytechnique Montréal. Ils acheminent l’oxygène et les nutriments, éliminent les déchets et contribuent au maintien de la santé du cerveau. Ces vaisseaux communiquent également avec les cellules cérébrales et le système immunitaire.

Lorsque les capillaires cessent de fonctionner correctement, des pertes de mémoire, des changements d’humeur ou des troubles du mouvement peuvent survenir. Toutefois, en raison de leur taille microscopique et de leur emplacement profond dans le cerveau, ces premiers signes avant-coureurs sont difficiles à détecter au moyen des outils d’imagerie non effractifs. Des renseignements essentiels échappent donc souvent aux cliniciens, ce qui limite leur capacité à poser un diagnostic précoce et à intervenir rapidement.

À Polytechnique Montréal, le Laboratoire d’ultrasons Provost s’emploie à combler cette lacune. Animée par la volonté de détecter plus tôt et avec plus de précision les affections neurovasculaires et neurodégénératives, l’équipe du Dr Jean Provost met au point des méthodes novatrices pour visualiser le réseau microvasculaire du cerveau.

Le Dr Stephen Lee, membre de l’équipe et passionné de musique depuis toujours, est fasciné par la façon dont les sons peuvent révéler ce que l’œil ne peut voir. Cette curiosité, conjuguée au manque d’outils non effractifs permettant d’observer les capillaires, l’a amené à concevoir une solution novatrice.

Grâce au soutien du CRSNG et à une bourse de recherche postdoctorale des IRSC, qui fait maintenant partie des Programmes de bourses de formation en recherche en santé des IRSC, le Dr Lee a contribué à la mise au point d’un nouveau système d’imagerie appelé « rapporteurs capillaires uniques ». Cette technologie combine les ultrasons et de minuscules bulles de gaz. Injectées dans la circulation sanguine, ces microbulles réagissent facilement aux ondes sonores et peuvent être suivies à mesure qu’elles circulent dans le cerveau.

En suivant leur trajectoire, cette nouvelle technique d’échographie permet de produire en temps réel une cartographie détaillée de chaque capillaire, sans avoir recours à des interventions effractives.

« Dans des modèles animaux, nous avons pu observer le déplacement de chaque microbulle dans l’ensemble du réseau vasculaire, explique le Dr Lee. Nous avons ainsi pu mieux comprendre le comportement de capillaires individuels situés dans les régions profondes du cerveau. » Les rapporteurs capillaires uniques permettent également de mesurer la direction et la vitesse du flux sanguin, ce qui fournit des indices sur d’éventuels problèmes dans certaines régions du cerveau.

Bien que des systèmes d’échographie comparables puissent produire des images statiques des vaisseaux microscopiques, la méthode mise au point par le Dr Lee offre une représentation dynamique de la circulation sanguine au fil du temps, un peu comme Google Maps permet de suivre la circulation routière en temps réel dans toute une ville.

La technologie est encore jeune, mais les rapporteurs capillaires uniques sont très prometteurs. Si la méthode finit par être adoptée en milieu clinique, elle pourrait aider les professionnels de la santé à repérer plus tôt les personnes à risque d’affections comme les AVC, à améliorer la précision des diagnostics et à suivre l’efficacité des traitements.

L’équipe du Laboratoire d’ultrasons Provost étudie maintenant la façon dont les réseaux microvasculaires réagissent à différentes affections neurologiques afin de dégager des profils microvasculaires propres à chaque personne et de favoriser la personnalisation des soins.

En bref

L’enjeu

Chaque année au Canada, environ 100 000 personnes sont victimes d’un accident vasculaire cérébral (AVC). Les plus petits vaisseaux sanguins du cerveau peuvent révéler les premiers signes d’affections neurovasculaires et neurodégénératives, mais les techniques d’imagerie non effractives actuelles ne permettent pas d’observer clairement l’activité à cette échelle microscopique. Par conséquent, les premiers signes avant-coureurs passent souvent inaperçus.

La recherche

Le Dr Stephen Lee met au point un système d’échographie qui utilise des microbulles de gaz pour cartographier les plus petits vaisseaux sanguins du cerveau. Un outil diagnostique capable de fournir un tel niveau de détail sans recourir à des interventions effractives pourrait transformer la détection et le traitement des affections neurovasculaires, comme les AVC.