Imagerie optique endoscopique pour le traitement oncologique de précision appliqué aux tumeurs colorectales (Elios-Color-on-Specimen)

L'Institut de Chirurgie Guidée par l'Image (IHU) de Strasbourg est un Institut de recherche translationnelle visant à développer des techniques de chirurgie hybrides, moins invasives et guidées par l'image pour améliorer les résultats thérapeutiques, dans le contexte émergent de la médecine de précision.

L'une de ces techniques en expansion est l'imagerie par fluorescence qui peut guider la procédure chirurgicale de manière très précise.

L'unité de recherche IHU-SPECTRA, entièrement dédiée au développement de la chirurgie guidée par fluorescence, a été créée à l'IHU de Strasbourg. Actuellement représenté par un réseau de scientifiques de différents domaines et par des partenaires industriels et académiques en France et à l'étranger, ses objectifs à court terme sont principalement la mise en œuvre et l'évaluation en pratique clinique actuelle des techniques déjà développées. A terme, il est prévu de tester plusieurs innovations dans le cadre d'un projet d'envergure (ELIOS : Endoscopic Luminescent Imaging for Precision Oncology Surgery), financé par la Fondation ARC pour la Recherche contre le Cancer.

Le protocole de recherche proposé s'inscrit dans le cadre du projet ELIOS et cible en particulier les tumeurs du côlon.

Le Graal en chirurgie oncologique est l'élimination radicale des cellules cancéreuses afin de réduire le taux de récidives tumorales et d'augmenter la survie libre de la tumeur. L'atteinte tumorale au niveau des marges de résection est le facteur prédictif le plus important de récidive tumorale, entraînant un taux de récidive élevé.

Cependant, la chirurgie et les autres procédures ablatives mini-invasives sont actuellement limitées par 1) la nécessité d'une large élimination des tissus sains afin d'assurer des marges négatives (ce qui pourrait entraîner des déficits fonctionnels et augmenter les risques de complications) et 2) l'analyse des coupes congelées pour vérifier les marges chirurgicales. Elles prennent du temps et nécessitent des ressources humaines considérables.

L'administration d'un anticorps spécifique de la tumeur, qui émet une fluorescence dans les gammes du proche infrarouge et qui pourrait être reconnu de manière univoque au niveau cellulaire de la tumeur, pourrait fournir une évaluation rapide et précise de l'élimination radicale de la tumeur. Dans le cadre de la chirurgie de précision, le développement de sondes fluorescentes spécifiques aux tumeurs a fait des progrès remarquables ces dernières années, avec des preuves précliniques prometteuses du concept, permettant une meilleure identification des résidus tumoraux et des ganglions lymphatiques métastatiques. Récemment, dans un article pionnier publié sur Nature, le premier cas humain de chirurgie guidée par fluorescence spécifique à une tumeur a été rapporté. Les auteurs ont pu retirer efficacement 34 implants intra-péritonéaux de métastases de cancer de l'ovaire, qui étaient complètement invisibles à l'œil nu. Cette preuve impressionnante du concept met clairement en évidence l'impact potentiel de l'imagerie peropératoire par fluorescence moléculaire spécifique à la tumeur.

Il existe un nombre croissant de sondes ciblées qui sont développées pour visualiser les cellules cancéreuses, permettant une détection précoce du cancer et une résection précise de la tumeur. Particulièrement intéressante est la stratégie de couplage d'un colorant fluorescent (IRDye800CW) avec les anticorps monoclonaux humanisés, actuellement utilisés en thérapie anticancéreuse.

Le Centre Médical Universitaire de Groningue (UMCG), qui est un partenaire fort de l'unité IHU-SPECTRA, a développé un traceur fluorescent couplant le Bevacizumab (qui cible le Vascular Endothelial Growth Factor = VEGF) avec l'IRDye800.

Les premiers résultats humains obtenus avec la société Surgvision (Groningue, Pays-Bas) sont très prometteurs et n'ont rapporté aucun effet indésirable lié à la fluorescence.

Bevacizumab-IRDye800CW peut être soit perfusé par voie intraveineuse, soit appliqué localement, l'application locale étant plus efficace que la perfusion.

En parallèle, une technique optique alternative ne nécessitant pas l'utilisation d'un fluorophore sera testée. Cette technologie, l'imagerie hyperspectrale (HSI), est une méthode relativement nouvelle utilisée en chirurgie guidée par l'image et de précision, qui a montré des résultats prometteurs pour la reconnaissance/caractérisation des tissus/tumeurs, et l'évaluation complète des paramètres tissulaires physiologiques, tels que la perfusion, l'oxygénation et la teneur en eau. Par conséquent, il a été appliqué principalement dans l'imagerie et la gestion des plaies dans les greffes de chirurgie plastique, la chirurgie vasculaire, les plaies chroniques et les brûlures.

Le système HSI d'une start-up allemande (Diaspective Vision GmbH, Pepelw, Allemagne) a été acquis. La société produit une caméra HSI, le système TIVITA, permettant d'obtenir des informations spectrales à partir des tissus. La seule limite, lorsqu'elle est appliquée à la chirurgie mini-invasive, est que le TIVITA fournit des images et non des vidéos en temps réel.

Le principal avantage de l'HSI par rapport à l'imagerie par fluorescence est qu'il s'agit d'une imagerie sans contraste et intrinsèquement quantitative. Ces caractéristiques font du HSI un outil très prometteur en chirurgie guidée par l'image, et ouvrent plusieurs fenêtres d'opportunité en termes de programmes de recherche vers la miniaturisation et l'optimisation des algorithmes de reconnaissance tissulaire par flux d'images et intelligence artificielle (IA).

Une autre technologie d'imagerie optique innovante disponible à l'IHU est le FF-OCT (Light-CT Scanner, LLTechSAS, Paris, France). Cette technologie permet une biopsie optique non destructive et à haute résolution sans traitement tissulaire. Les images sont générées en mesurant la lumière rétrodiffusée produite par l'interaction entre la lumière et les tissus d'indices différents. Cette technologie a déjà montré son potentiel important en oncologie, notamment pour les tissus ovariens, cérébraux, mammaires et pancréatiques. S'il est validé, il pourrait à l'avenir compléter voire remplacer la pathologie traditionnelle, puisqu'il fournit des images de haute résolution en peu de temps, sans nécessiter de traitement ni de coloration.

L'hypothèse de travail est que la réalité augmentée par fluorescence moléculaire permet une plus grande précision dans la différenciation du tissu tumoral et du tissu sain chez les patients atteints de cancer colorectal par rapport à l'immunohistochimie classiquement utilisée en anatomopathologie.

En parallèle, cette technique sera comparée à l'imagerie hyperspectrale (système HSI TIVITA) et à l'imagerie optique (système FF-OCT), deux méthodes potentiellement plus avantageuses pour la détection du tissu tumoral.