Transposition de données IRM dynamiques de sujets sains vers un simulateur de déglutition in vitro (SWALL-E)

La déglutition est un processus complexe, impliquant une synchronisation très fine du pharyngo-larynx, avec la respiration, sous le contrôle du système nerveux central et de nombreux effecteurs périphériques. Tout dysfonctionnement peut conduire à une aspiration source de morbidité et de mortalité.

Ces dysfonctionnements des voies aérodigestives touchent un nombre considérable de patients aux étiologies multiples : carcinome épidermoïde des voies aérodigestives supérieures, dysfonctionnements neurologiques périphériques ou centraux, causes neurochirurgicales ou neurovasculaires, pathologies gériatriques et complications en réanimation.

La pneumopathie d'aspiration est la complication la plus grave, pouvant entraîner la mort. Depuis des décennies, seules des techniques telles que la trachéotomie ou l'alimentation entérale (sonde nasogastrique/sonde de gastrostomie), associées ou non à l'orthophonie, ont été proposées pour contrer ce problème. Ces traitements invasifs restent symptomatiques. Ces traitements contournent la dysfonction pharyngolaryngée sans la résoudre et altèrent encore significativement la qualité de vie des patients.

En 2012, une première étude clinique mondiale (publiée au NEJM) portant sur 6 patients, menée par l'équipe ORL de Strasbourg, a démontré une amélioration de la qualité de vie des patients ayant subi une laryngectomie totale, en proposant la mise en place d'une prothèse en titane implant laryngé équipé d'une valve supérieure. Cette stratégie visait à éviter l'aspiration de nourriture tout en permettant une respiration normale. Bien que cette technique n'ait pas résolu tous les problèmes (la persistance d'aliments allant dans le mauvais sens), cette étude a permis un changement conceptuel dans la tentative de résoudre les problèmes de déglutition par l'introduction d'implants pharyngo-laryngés.

Cette dernière reste un défi, mais des essais cliniques d'implants à valve fonctionnelle réalisés après ablation du larynx ou sur un larynx existant mais dysfonctionnel ont démontré l'indivisibilité du couple pharynx-larynx dans la recherche de solutions permanentes.

Ce processus physiologique peut être étudié par imagerie. La vidéofluoroscopie est la méthode de référence permettant une étude dynamique de la déglutition. Cependant, il ne permet pas l'étude du mouvement des tissus mous et expose le patient à des irradiations répétées. Récemment, l'IRM a montré sa capacité à visualiser l'ensemble des structures pharyngo-laryngées de manière précise et dynamique lors du processus de déglutition.

Pour améliorer la compréhension et la résolution des troubles de la déglutition, une plateforme robotique unique, constituée d'un squelette dynamique en silicone reproduisant la complexité du pharyngolarynx, a été initialement développée par PROTIP MEDICAL (SWALL-E). C'est l'objet d'un brevet français, transféré aux HUS des Hôpitaux Universitaires de Strasbourg.

L'objectif de cette étude est de corréler et de calibrer cette plateforme avec des données d'IRM dynamique chez des sujets sains, en étudiant le mouvement des différentes structures anatomiques du pharyngo-larynx lors des mouvements de déglutition (vitesse, amplitude et synchronisation des mouvements du pharyngo-larynx).

L'application immédiate de SWALL-E, après calibration et validation, permettra : i) de reproduire un mécanisme de déglutition physiologique ; ii) permettre de réaliser une simulation pathologique et personnalisée des troubles de la déglutition in vitro ; iii) permettre la conception d'implants produits par impression 3D, et d'analyser leur efficacité avant implantation ; iv) modifier en parallèle et si nécessaire la rhéologie des bolus alimentaires, contribuant ainsi à une amélioration globale significative pour le patient.

Ainsi, cette plateforme, unique dans sa conception, vise non seulement à poser un diagnostic de la pathologie spécifique du patient, mais vise également une prise en charge personnalisée et adaptée au patient, inexistante jusqu'à présent.

En effet, si les méthodes diagnostiques sont nombreuses (nasofibroscopie, transit de déglutition, vidéofluoroscopie, étude des bruits de déglutition par signaux acoustiques, cinétigraphie de la déglutition...), les traitements sont restés identiques depuis des décennies (orthophonie), et ne sont pas ciblés (stimulation pharyngée ), malgré le fait que chaque patient présente une pathologie spécifique difficilement réunifiable sous un traitement « universel ».