ERC-PoC : vers de nouveaux outils de diagnostic oculaires

Le projet FFORGE a pour ambition de transformer le diagnostic oculaire en passant d'une imagerie structurelle, qui se contente de montrer l'anatomie des cellules, à une imagerie fonctionnelle capable de mesurer leur activité. Si les médecins peuvent aujourd'hui compter les cellules rétiniennes au fond de l’œil des patients, l’examen ne permet pas toujours de déterminer si ces cellules répondent correctement à la lumière. En s’intéressant à la Dégénérescence Maculaire Liée à l’Âge (DMLA), l'équipe espère détecter des dégradations fonctionnelles précoces, intervenant bien avant la mort cellulaire ou des changements structurels irréversibles. Ce projet vise ainsi à offrir aux cliniciens un outil robuste, rapide et non invasif pour le suivi quotidien des patients.

10 ans de recherche fondamentale et translationnelle

Le projet FFORGE s'appuie sur une collaboration historique entre l’Institut de la Vision et l’Institut Langevin, spécialisé en imagerie et en physique des ondes. Dès 2014, les professeurs José-Alain Sahel et Mathias Fink obtiennent ensemble un financement européen (ERC Synergy HELMHOLTZ) pour développer et transférer en clinique des technologies d’imagerie, dont l’une était la tomographie par cohérence optique plein champ (FFOCT). Ces travaux mènent à la création de la start-up SharpEye par Kate Grieve et ses collègues de l’Institut de la Vision et l’Institut Langevin.

Devenue directrice de recherche Inserm en 2021 et avec sa propre équipe baptisée « Imagerie en direct : Patients et Cellules », Kate Grieve obtient un nouveau financement européen : l’ERC Consolidator « Optoretina ». Ce projet consiste à combiner plusieurs méthodes optiques pour développer de nouveaux outils d’analyse fonctionnelle de la rétine. Les innovations de Kate aboutissent rapidement à une première bourse ERC PoC : LiveORG. Une start-up Lutèce Dynamics a vu le jour pour commercialiser leurs techniques d’imagerie dynamique des cellules, notamment des organoïdes, à destination de la recherche. La chercheuse ne laisse néanmoins pas la clinique de côté. Avec le soutien de l’Institut Langevin, de SharpEye et de l’hôpital des Quinze-Vingts, elle continue à développer des systèmes capables de mesurer de manière non-invasive la fonctionnalité des cellules rétiniennes directement dans l’œil du patient. La bourse ERC PoC pour le projet FFORGE vient récompenser ces travaux en donnant des moyens à leur ambition de faciliter le diagnostic de maladies oculaires du vieillissement. 

Plus de confort pour le patient, plus de précision pour le médecin

Jusqu’à aujourd’hui, les images de l’œil obtenues par FFOCT permettaient de compter les cellules rétiniennes, mais pas de savoir si elles répondaient à la lumière. Pour obtenir cette information, une approche récente se démocratise auprès des médecins : l’optorétinographie (ORG). Son principe est de détecter les micro-changements de structure des photorécepteurs lorsqu'ils reçoivent un flash lumineux :  ils se contractent et se dilatent de seulement quelques dizaines de nanomètres (un millionième de millimètre). Une amplitude si infime qu'elle échappe aux systèmes d'imagerie optiques classiques. Si l’ORG est prometteuse, les systèmes actuels sont complexes à utiliser, rendant l’examen long et inconfortable pour les patients. Une fois les données obtenues, elles prennent plusieurs heures à être traitées et donnent un ensemble de courbes peu lisibles pour le médecin.

Kate Grieve et ses partenaires ont fait le choix de développer une nouvelle méthode d’ORG, pour donner en quelques seconde au médecin une carte de fonctionnalité de l’œil du patient. Pour y parvenir, les chercheurs jouent avec la physique des ondes lumineuses pour capter l’information de la dynamique des photorécepteurs. Ils associent ainsi au FFOCT un système de façonnage du spectre de la source lumineuse. En "sculptant" le spectre de la lumière à l'aide d'un filtre, ils parviennent à modifier la profondeur de la tranche de tissu observée pour détecter la lumière réfléchie sur les différentes structures d’intérêt. Ce procédé transforme le moindre mouvement nanométrique en une variation d’intensité lumineuse détectable permettant de visualiser par un scintillement sur l’image la réponse cellulaire, presque en temps réel. L’acquisition de données ne prend que cinq secondes, et leur traitement quelques dizaines grâce aux algorithmes optimisés par SharpEye. À la sortie, cette technologie fournit une carte en couleur intuitive qui quantifie la fonctionnalité des photorécepteurs de la rétine, offrant non seulement une aide immédiate au diagnostic pour le soignant mais également un meilleur confort pour le patient.

Cette synergie unique entre la physique des ondes et l'ophtalmologie clinique a déjà prouvé son utilité dans la littérature dans l’étude de maladies rares de la rétine, comme la rétinite pigmentaire. L’objectif du PoC est de l’élargir à d’autres maladies, notamment celles liées au vieillissement comme la DMLA. La littérature scientifique montre en effet qu’une dégradation de la fonctionnalité des photorécepteurs intervient avant la mort de la cellule. Détecter précocement cette dégradation ouvrirait la voie à une meilleure prise en charge, mais aussi d’accélérer la recherche en identifiant avec les médecins des biomarqueurs associés.