Une nouvelle méthode pour mieux détecter les maladies oculaires

Dans le monde, pas moins de 285 millions de personnes souffrent de maladies oculaires graves ou de cécité. Malheureusement, la plupart d’entre eux n’ont pas accès aux méthodes de traitement modernes, de sorte que l’aide arrive souvent trop tard. Cette situation pourrait changer avec l’avènement d’une amélioration très significative d’un outil de diagnostic utilisé depuis trois décennies pour détecter la pathologie oculaire : la tomographie en cohérence optique (OCT).

L’OCT est l’un des tests les plus élémentaires et les plus précis utilisés dans le diagnostic des maladies oculaires. Il permet une vue détaillée des structures oculaires individuelles et permet ainsi la détection des maladies maculaires, des modifications diabétiques de la rétine, du glaucome, des tumeurs oculaires et de nombreux autres troubles. Malheureusement, la méthode OCT est défectueuse, car le bruit naturel lors de l’examen de la vue réduit la précision de l’imagerie. Une équipe de chercheurs du Centre international de recherche translationnelle sur l’œil (ICTER) a entrepris de corriger ce problème en révolutionnant la méthode OCT en introduisant la tomographie OCT spatio-temporelle (STOC-T).

La recherche a été menée par le Dr Edgidijus Auksorius, le Dr David Borycki, Piotr Węgrzyn et le professeur Maciej Wojtkowski de l’ICTER, et les résultats ont été publiés dans la revue Lettres optiques dans un rapport intitulé « La fibre multimode comme outil pour réduire la diaphonie dans la tomographie par cohérence optique plein champ dans le domaine de Fourier ».

Comment fonctionne l’examen OCT ?

En raison de sa haute résolution, la méthode OCT est l’un des examens ophtalmologiques les plus fréquemment utilisés. Il est totalement indolore et sans danger, il n’y a aucune contre-indication médicale à son utilisation (l’examen peut être pratiqué même chez les femmes enceintes). L’OCT fonctionne mieux dans le diagnostic des maladies oculaires telles que le glaucome progressif, la rétinopathie diabétique ou la dégénérescence maculaire liée à l’âge (DMLA), qui sont les causes les plus fréquentes de perte de vision centrale chez les personnes âgées. Par exemple, dans les premiers stades de la DMLA, des dépôts uniques ou des amas de pigments et des changements atrophiques subtils sont visibles sur le fond d’œil via l’OCT ; avec le développement du diabète, des modifications de la structure microvasculaire de la rétine sont observées sur les images OCT. L’examen OCT lui-même prend quelques minutes. Le patient est assis devant un appareil spécial et doit se concentrer sur un point indiqué par le médecin, limitant le clignement des yeux. La tête de mesure est placée à 2-3 cm du globe oculaire, il n’y a donc aucune possibilité qu’elle ait un contact avec l’œil du patient. Dans la plupart des cas, l’examen OCT ne nécessite aucune préparation particulière, le patient peut venir seul en voiture. Cependant, l’interprétation des résultats est compliquée, elle doit donc être effectuée par un ophtalmologiste expérimenté.

Biophysique de l’OCT

Comprendre la base physique de l’examen OCT n’est pas facile. Cette technique équivaut à réaliser une « biopsie optique » non invasive en temps réel pour visualiser la microstructure du tissu et diagnostiquer d’éventuelles modifications pathologiques. En tomographie optique, toutes les données sur la structure de l’objet sont obtenues sur la base de l’intensité du signal d’interférence (formé par la superposition de deux faisceaux laser). La tomographie optique OCT, désormais utilisée dans les cabinets d’ophtalmologie du monde entier, tire parti d’une propriété intéressante de la lumière appelée cohérence, dans les dimensions du temps et/ou de l’espace. L’OCT classique utilise des sources de lumière partiellement cohérentes (temporellement, mais pas spatialement cohérentes) – le détecteur mesure la différence de chemins optiques entre le miroir de l’interféromètre et les couches successives de l’objet échantillon (œil).

À l’intérieur de l’interféromètre se trouve une plaque spéciale qui divise les rayons en deux parties et enregistre l’interférence du rayon réfléchi par les structures tissulaires et le rayon incident. Connaissant les différences des chemins optiques, la position des structures oculaires analysées peut être déterminée. Les données sont traitées par ordinateur puis présentées sous forme d’images en coupe bidimensionnelle (tomogrammes). Les tissus sont des structures à plusieurs composants, qui diffusent la lumière de différentes manières. Selon le degré de réflexion ou d’absorption, une image en niveaux de gris ou en couleur est présentée. Les objets avec la réflectance la plus élevée sont vus en rouge ou en blanc, et ceux avec le signal le plus faible apparaissent en couleurs sombres ou en gris foncé. Les tissus avec des valeurs de réflectance intermédiaires sont présents en jaune-vert ou en nuances de gris. L’OCT utilise l’interférométrie à faible cohérence, dans laquelle les interférences se produisent au niveau du micromètre (grâce à l’utilisation de diodes superluminescentes ou de lasers à impulsions courtes). Des sources de rayonnement infrarouge sont généralement utilisées. Les sources lumineuses non cohérentes (par exemple, lampes halogènes, LED ou à incandescence) ne peuvent pas être utilisées dans l’examen OCT classique. Une équipe de scientifiques de l’ICTER a été la première au monde à combiner les propriétés de cohérence de la lumière dans le temps et dans l’espace, ce qui permet d’obtenir des images diagnostiques plus précises de l’œil.

Comment améliorer l’OCT ?

La tomographie par cohérence optique spatio-temporelle (STOC-T) est un outil particulièrement efficace pour l’imagerie de l’œil en raison de sa vitesse et de sa capacité à acquérir des informations de phase stables sur l’ensemble du champ visuel (contrairement au balayage par faisceau focalisé). Jusqu’à présent, le principal problème lié à l’utilisation de la méthode OCT était le bruit (appelé speckle), qui rendait difficile la visualisation précise de la choroïde, une partie vitale de l’œil qui fournit de l’oxygène et des nutriments aux photorécepteurs, et par conséquent est impliquée dans la pathogenèse de nombreuses maladies. Les chercheurs de l’ICTER ont découvert que l’utilisation d’une fibre optique multimode de la longueur appropriée améliore l’imagerie de l’œil.

La fibre optique multimode émet plusieurs centaines de motifs spatiaux uniques (appelés modes électromagnétiques transversaux (TEM)) à son extrémité dans la section transversale du faisceau. Jusqu’à présent, de tels dispositifs ont été utilisés à plusieurs reprises pour transmettre des données, mais personne n’a tenu compte du fait que chacun des motifs spatiaux sort des plusieurs centaines de mètres d’une telle fibre optique à des moments différents. Cette dépendance temporelle entraîne la capture de plusieurs centaines d’images OCT au cours d’une seule mesure ; lorsqu’il est ajouté, le motif composite réduit les effets indésirables tels que le bruit de chatoiement de manière totalement passive. Appliquant cette idée à l’OCT, une équipe de chercheurs de l’ICTER a développé une nouvelle façon de contrôler la phase optique du STOC-T pour obtenir des images haute résolution de la rétine et de la cornée in vivo. Cette méthode permet désormais d’obtenir de bien meilleures images en coupe transversale à partir de la couche choroïdienne sous la rétine, ce qui n’était pas possible auparavant.

L’OCT est l’un des examens ophtalmiques de routine utilisés dans le monde. Grâce aux améliorations apportées par l’équipe ICTER, la technique avancée STOC-T permettra d’identifier les changements dans l’œil au niveau cellulaire, ce qui se traduira par de meilleurs diagnostics et une meilleure compréhension de l’apparition et de la progression de diverses maladies cécitantes.