Validation clinique d'un spectroscope Raman pour déterminer la teneur en graisse hépatique

Actuellement, il existe trois principales méthodes rapportées pour évaluer la stéatose hépatique avant la récupération du foie d'un donneur décédé : les techniques d'imagerie non invasives, l'évaluation d'un échantillon de biopsie hépatique par un pathologiste expérimenté et l'évaluation par un chirurgien transplanteur.

Les techniques d'imagerie actuellement utilisées comprennent l'échographie (USG), la tomographie informatisée (CT) et l'imagerie par résonance magnétique (IRM). Bien qu'il ait un niveau de sensibilité acceptable, l'USG ne fournit pas d'informations quantitatives reproductibles. Il peut être utilisé dans la plupart des centres, mais il dépend de l'opérateur. De même, les performances diagnostiques de la tomodensitométrie non améliorée pour la quantification précise de la stéatose ne sont pas fiables. L'IRM est très sensible et spécifique dans le diagnostic de la stéatose hépatique et il a été rapporté que la quantification des graisses à l'aide d'une IRM 3,0-T peut fournir une sensibilité suffisante pour détecter et quantifier la stéatose chez les candidats donneurs de foie vivants. Cependant, cette technologie complexe limite son utilisation dans le prélèvement d'organes de routine.

L'évaluation microscopique d'un échantillon de biopsie hépatique par un pathologiste expert est l'étalon-or pour l'évaluation de la stéatose. La présence et le type de stéatose peuvent être déterminés par évaluation microscopique. Le degré de stéatose peut être déterminé selon les normes internationales.

En dépit d'être l'étalon-or, les biopsies sont enregistrées pour seulement 23% des foies transplantés aux États-Unis. Étant donné qu'un pathologiste n'est pas toujours disponible au moment du prélèvement, de nombreux centres s'appuient principalement sur l'évaluation de la stéatose et de la qualité des organes par le chirurgien du prélèvement (c.-à-d. chirurgien transplantologue). Au cours de cette évaluation, le foie du donneur est évalué selon des critères de texture parenchymateuse tels que le degré de jaunissement (normal, léger, modéré, sévère) et le degré de fermeté (mou, normal ; léger, modéré, sévère). Cependant, des études portant sur la précision avec laquelle un chirurgien transplantologue pouvait prédire la stéatose hépatique ont conclu que ces évaluations pouvaient être considérablement trompeuses, même entre des mains expérimentées.

Étant donné que ces trois méthodes ont leurs limites, il existe un besoin pour une technique pratique et simple pour mieux évaluer la teneur en graisse hépatique avant la transplantation. La spectroscopie Raman est une technique de diffusion inélastique de la lumière sensible aux vibrations moléculaires dont la symétrie et les fréquences sont propres au type d'atomes et à leur disposition spatiale. La sensibilité à ces propriétés est à la base de sa capacité à fournir une empreinte spectrale des molécules dans la région éclairée. Il a été utilisé pour détecter les acides aminés, les bases nucléotidiques, les acides gras, les saccharides, les métabolites primaires et d'autres constituants qui forment les protéines, les glucides, les graisses et l'ADN/ARN des tissus biologiques. C'est une technologie attrayante pour la bioanalyse car aucune préparation d'échantillon n'est nécessaire.

La spectroscopie Raman est actuellement à l'étude pour une utilisation en milieu clinique et elle est réalisée principalement à des fins de diagnostic. Son utilisation est actuellement approuvée au Canada pour le diagnostic du cancer de la peau.

Il existe une variété de systèmes de spectroscopie Raman différents. Nous avons récemment conçu un système de spectroscopie Raman à haut débit plus petit que les autres, portable et robuste. Il permet d'entreprendre des analyses in situ de tissus avec très peu d'expérience requise de la part de l'opérateur. Ce système utilise une longueur d'onde d'excitation proche infrarouge (NIR) pour améliorer la profondeur de pénétration du laser tout en réduisant la possibilité de lésions tissulaires. Il donne des informations sous forme de spectres Raman dont l'analyse donne un score en Composante Principale (PC).

Ce système spécialement conçu pourrait quantifier avec précision la stéatose dans les foies de souris et de rats. Les scores PC ont montré une corrélation significative avec les résultats des examens histopathologiques. Étant donné que la stéatose dans le tissu hépatique humain présente des changements similaires au lobe gauche du foie de souris et de rats, nous avons conclu que cette technique pourrait être appliquée au domaine de la transplantation. La validation clinique et l'adoption ultérieure de cette technique peuvent fournir aux spécialistes de la transplantation un outil précieux pour obtenir des informations en temps réel sur la gravité de la stéatose hépatique afin d'évaluer la probabilité d'un résultat positif et de réduire les taux de rejet d'organes par inadvertance.

OBJECTIF Le but de cette étude est de valider la spectroscopie Raman (au moyen de notre système Raman à fibre optique à haut débit spécialement conçu) dans un cadre clinique pour l'évaluation de la teneur en graisse hépatique. Les spectres Raman in vivo (scores PC) seront comparés aux résultats d'une méthode d'imagerie préopératoire (quantification IRM-graisse) et à l'étalon-or actuel, la biopsie hépatique (c.-à-d. évaluation histopathologique de l'échantillon de foie).

QUESTIONS DE RECHERCHE SPÉCIFIQUES

1. La spectroscopie Raman utilisant un système de fibre optique portable peut-elle évaluer rapidement la teneur en graisse du foie in situ en milieu clinique ? 2. Les spectres Raman (scores des composants principaux) sont-ils bien corrélés avec les résultats de la quantification de la graisse par IRM et de l'évaluation histopathologique de l'échantillon de biopsie du foie ? CONCEPTION DE L'ÉTUDE : Cette étude est conçue comme une étude de validation prospective monocentrique.

MÉTHODES La résection partielle du foie est l'ablation chirurgicale d'une partie du foie. La plupart des résections partielles du foie sont pratiquées pour le traitement des néoplasmes hépatiques. Les patients qui subiront une chirurgie de résection hépatique partielle ouverte dans notre établissement seront examinés avec l'équipe du cercle de soins et sollicités pour obtenir leur consentement s'ils sont jugés appropriés pour cette étude.

Un formulaire de consentement éclairé approuvé par le comité d'éthique de la recherche de l'autorité sanitaire de la Nouvelle-Écosse sera utilisé dans la discussion sur le consentement (dirigé par le boursier clinique ou l'associé de recherche - qui sont tous deux des chercheurs participant à ce projet) et les patients auront le temps de lire le document dans son intégralité avant d'être invité à prendre une décision sur la participation. Les patients qui donnent leur consentement pour l'étude seront affectés au groupe d'étude. Le processus d'affectation se poursuivra jusqu'à ce que 25 patients soient inclus.

Les participants à l'étude subiront une IRM préopératoire pour la quantification des graisses. Il leur sera demandé de jeûner pendant au moins 8 heures avant l'IRM. La technique de quantification des graisses (technique de fraction de graisse à densité protonique) sera réalisée à l'aide de la séquence d'impulsions IDEAL, qui a été approuvée par Santé Canada pour l'évaluation de la fraction de graisse hépatique, sur une unité 3.0-T MR (GE 750 ; GE Healthcare). Un radiologue abdominal formé en bourse et expérimenté dans l'interprétation d'images IRM mesurera la fraction de graisse hépatique (FF) sur des cartes FF, qui seront générées automatiquement. Le FF hépatique calculé automatiquement sera affiché sous forme de pourcentage sur une échelle complète de 0 à 100.

Au cours de la procédure de résection hépatique, une région de l'échantillon qui doit être retirée mais pas la lésion réelle sera éclairée par la sonde à fibre optique du spectroscope Raman. Les spectres Raman fournis et enregistrés en temps réel (en quelques secondes) seront ensuite analysés (analyse en composantes principales). Cette analyse fournira un score PC.

Suite à l'application de la spectroscopie Raman, la procédure opératoire se poursuivra comme prévu. Les colorants histochimiques, H&E (hématoxyline-éosine) et trichrome, sont couramment utilisés pour l'interprétation des échantillons de foie dans notre laboratoire d'anatomopathologie. En tant que colorant spécial, Oil Red O devra être utilisé pour démontrer la présence et l'étendue de la graisse (c.-à-d. quantification des graisses) dans le tissu hépatique. Comme il ne peut être effectué que sur des sections congelées, une section congelée sera obtenue à partir de la section d'échantillon de foie retirée pour permettre une coloration Oil Red O spécifique pour le diagnostic et la quantification des gouttelettes de graisse. Un pathologiste traitant qui ne connaît pas les résultats de l'IRM évaluera ces sections et déterminera le degré de stéatose conformément aux normes internationales :

M0 : pas de stéatose macrovésiculaire M1 : stéatose macrovésiculaire focale légère (<30 % d'hépatocytes sont impliqués) M2 : stéatose macrovésiculaire modérée et zonale (>30 et <60 % d'hépatocytes impliqués) M3 : stéatose macrovésiculaire panlobulaire sévère (>60 % d'hépatocytes impliqués) Une analyse de corrélation sera effectuée entre les pourcentages hépatiques de FF, les scores PC et les grades de stéatose pour chaque participant à l'étude. Les participants à l'étude seront suivis après la chirurgie selon notre protocole standard de suivi post-résection hépatique sans aucun écart par rapport à la norme de soins.

ANALYSE STATISTIQUE Pour l'analyse statistique, les données quantitatives seront exprimées sous forme de moyennes et d'écarts-types et les données qualitatives seront exprimées sous forme de nombres. Une régression linéaire sera effectuée entre le grade de stéatose macrovésiculaire et les pourcentages hépatiques de FF et les scores PC. Des courbes de caractéristiques de fonctionnement du récepteur (ROC) seront générées pour les scores PC et les pourcentages de FF hépatiques afin d'identifier leur capacité à prédire le degré de stéatose macrovésiculaire. Toutes les analyses statistiques seront effectuées avec un logiciel statistique disponible dans le commerce (XLSTAT 2014).

Les renseignements personnels sur la santé ne seront pas utilisés pour la conduite de ce projet. Des numéros de code seront attribués à chaque participant. Une base de données qui ne sera accessible qu'aux enquêteurs sera stockée dans un ordinateur sécurisé (nécessitant la saisie d'un mot de passe) dans le bureau de transplantation (Queen Elizabeth II Health Sciences Centre, Victoria General Site, 4th floor, Dickson Building, Room 4074). Cette base de données comprendra les numéros de code des participants et les éléments de données tels que le pourcentage de FF hépatique, le score PC et le grade de stéatose.