Des physiciens de l’Université de Göttingen, en collaboration avec des pathologistes et des spécialistes des poumons de l’Université de médecine de Hanovre, ont mis au point une method d’imagerie tridimensionnelle qui permet une représentation haute résolution et tridimensionnelle des tissus pulmonaires endommagés suite à un Covid-19 sévère. En utilisant une approach spéciale de microscopie à rayons X, ils ont pu visualiser les changements causés par le coronavirus dans la framework des alvéoles (les minuscules sacs aériens dans le poumon) et du système vasculaire. Les résultats de l’étude ont été publiés dans la revue de recherche eLife.



Dans la maladie grave de Covid-19, les chercheurs ont observé des changements significatifs dans le système vasculaire, l’inflammation, les caillots sanguins et les « membranes hyalines », qui sont composées de protéines et de cellules mortes déposées sur les parois alvéolaires, ce qui rend les échanges gazeux difficiles voire impossibles. Avec leur nouvelle approche d’imagerie, ces changements peuvent être visualisés pour la première fois dans de as well as grands volumes de tissu, sans couper et tacher ou endommager le tissu comme dans l’histologie conventionnelle. Il est particulièrement bien adapté pour tracer les petits vaisseaux sanguins et leurs branches en trois dimensions, localiser les cellules du système immunitaire qui sont recrutées sur les web sites d’inflammation et mesurer l’épaisseur des parois alvéolaires. En raison de la reconstruction tridimensionnelle, les données pourraient également être utilisées pour simuler l’échange de gaz.

« À l’aide de la tomographie zoom, de grandes zones de tissu pulmonaire incrustées dans de la cire peuvent être scannées, ce qui permet un examen détaillé pour localiser des zones particulièrement intéressantes autour de l’inflammation, des vaisseaux sanguins ou des bronches », explique l’auteur principal, le professeur Tim Salditt de l’Institut de physique des rayons X du Université de Göttingen. Étant donné que les rayons X pénètrent profondément dans les tissus, cela permet aux scientifiques de comprendre la relation entre la composition microscopique des tissus et l’architecture fonctionnelle as well as massive d’un organe. Ceci est critical, par exemple, pour visualiser l’arbre des vaisseaux sanguins jusqu’aux additionally petits capillaires.



Les auteurs prévoient que cette nouvelle procedure de radiographie sera une extension de l’histologie et de l’histopathologie traditionnelles, domaines d’étude qui remontent au XIXe siècle, lorsque les microscopes optiques venaient d’être disponibles et que les pathologistes pourraient ainsi démêler les origines microscopiques de nombreuses maladies. Même aujourd’hui, les pathologistes suivent toujours les mêmes étapes de foundation pour préparer et étudier les tissus: fixation chimique, tranchage, coloration et microscopie. Cette approche traditionnelle n’est cependant pas suffisante si des visuals tridimensionnelles sont nécessaires ou si de grands volumes doivent être projetés, numérisés ou analysés avec des programmes informatiques.

L’imagerie tridimensionnelle est bien connue de la tomographie informatisée médicale (CT). Cependant, la résolution et le contraste de cette technique conventionnelle ne sont pas suffisants pour détecter la structure tissulaire avec une résolution cellulaire ou sous-cellulaire. Par conséquent, les auteurs ont utilisé le « contraste de phase », qui exploite les différentes vitesses de propagation des rayons X dans les tissus pour générer un modèle d’intensité sur le détecteur une approche qu’ils ont maintenant adaptée pour l’étude du tissu pulmonaire affecté par une progression sévère de Covid-19. L’équipe de Göttingen pourrait enregistrer le tissu pulmonaire à une taille et une résolution évolutives, donnant à la fois des vues d’ensemble as well as grandes et des reconstructions en gros strategy. Selon le réglage, leur méthode peut même donner des détails structurels inférieurs à la résolution de la microscopie optique conventionnelle. Pour ce faire, les chercheurs ont utilisé un rayonnement X très puissant généré par l’anneau de stockage PETRAIII du synchrotron électronique allemand (DESY) à Hambourg.

Comme ce fut le cas lorsque le microscope moderne a été inventé il y a 150 ans, des progrès significatifs ont résulté de la collaboration entre physiciens et chercheurs médicaux. L’équipe de recherche interdisciplinaire espère que la nouvelle méthode soutiendra le développement de méthodes de traitement, de médicaments pour prévenir ou atténuer les lésions pulmonaires graves du Covid-19, ou pour favoriser la régénération et la récupération. « Ce n’est que lorsque nous pouvons clairement voir et comprendre ce qui se passe réellement, que nous pouvons développer des interventions et des médicaments ciblés », ajoute Danny Jonigk (Université médicale de Hanovre), qui a dirigé la partie médicale de l’étude interdisciplinaire.