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Jun 22, 2024

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Nature Biomedical Engineering (2023)Citer cet article 8956 Accès 3 Citations 173 Détails Altmetric Metrics Pendant la chirurgie, un diagnostic histopathologique rapide et précis est essentiel pour les

Nature Biomedical Engineering (2023)Citer cet article

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3 citations

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Pendant la chirurgie, un diagnostic histopathologique rapide et précis est essentiel pour la prise de décision clinique. Pourtant, la méthode répandue de consultation pathologique peropératoire nécessite beaucoup de temps, de travail et de coûts, et nécessite l'expertise de pathologistes qualifiés. Nous montrons ici que les échantillons de biopsie peuvent être analysés dans les 30 minutes en évaluant séquentiellement les phénotypes physiques des cellules singularisées en suspension, dissociées des tissus. La méthode de diagnostic combine la dissociation mécanique des tissus sans enzyme, la cytométrie de déformabilité en temps réel à des taux de 100 à 1 000 cellules s−1 et l'analyse des données par réduction de dimensionnalité non supervisée et régression logistique. Les paramètres phénotypiques physiques extraits d'images en fond clair de cellules uniques distinguaient les sous-populations cellulaires dans divers tissus, améliorant ou même remplaçant les mesures de marqueurs moléculaires. Nous avons utilisé cette méthode pour quantifier le degré d’inflammation du côlon et pour distinguer avec précision les tissus sains et tumoraux dans des échantillons de biopsie de côlons de souris et humains. Cette approche rapide et sans étiquette peut faciliter la détection peropératoire de changements pathologiques dans les biopsies solides.

Les modifications des propriétés physiques des cellules, telles que la taille, la forme ou la déformabilité des cellules, sont essentielles à la pathologie de certaines maladies et recèlent un grand potentiel en tant que marqueur diagnostique ou pronostique1,2. Au cours des dernières décennies, divers outils ont été développés pour examiner les propriétés mécaniques des cellules, notamment l’aspiration par micropipette, la microscopie à force atomique, la rhéométrie des microbilles et les pièges optiques3,4. Le domaine a connu une augmentation exponentielle des publications suggérant une forte corrélation entre le phénotype mécanique cellulaire et l’état pathologique, notamment la septicémie5,6, le paludisme7, le diabète8, la drépanocytose9 et le cancer10,11,12. Malheureusement, ces techniques conventionnelles souffrent d’un faible débit cellulaire et de la nécessité de connaissances spécialisées approfondies pour leur fonctionnement, ce qui limite leur utilisation comme outil de diagnostic. La cytométrie par fluorescence et déformabilité en temps réel (RT – FDC) 13,14 est l'une des nombreuses nouvelles techniques microfluidiques10,15,16,17,18,19,20,21,22 qui ont surmonté ces inconvénients, permettant l'évaluation des propriétés physiques. de cellules uniques, sans étiquette et à haut débit, ouvrant ainsi une nouvelle voie au diagnostic clinique. RT-FDC est non seulement rapide (avec jusqu'à 1 000 cellules analysées par seconde), mais en plus de la déformabilité des cellules, il fournit également des informations multidimensionnelles obtenues directement à partir d'images cellulaires. Le potentiel diagnostique du RT – FDC a été démontré dans de nombreuses maladies humaines allant de la leucémie aux infections bactériennes et virales, y compris la maladie à coronavirus 2019 (réf. 23, 24, 25, 26, 27). Cependant, jusqu’à présent, l’applicabilité de la technique était limitée à l’analyse de cellules cultivées ou de biopsies liquides de sang ou de moelle osseuse.

La biopsie de tissus solides est la méthode la plus courante pour caractériser une tumeur maligne et est fondamentale pour guider les chirurgiens lors de la prise en charge peropératoire et périopératoire des patients cancéreux. L'évaluation diagnostique des biopsies de tissus solides est généralement réalisée par le biais d'une consultation pathologique peropératoire, qui repose sur l'analyse histopathologique de coupes de biopsie congelées28. Le flux de travail conventionnel du diagnostic peropératoire implique de nombreuses étapes de traitement, des réactifs de coloration et l'inspection microscopique de tranches de tissus par des pathologistes expérimentés pour une analyse experte. De plus, la préparation des échantillons demande beaucoup de temps, de ressources et de main-d’œuvre. Des flux de travail alternatifs ont été proposés28, notamment la spectroscopie Raman stimulée29,30, la tomographie par cohérence optique31 et la microscopie à fluorescence32,33, mais n'ont pas encore été mis en œuvre. Le besoin d’une approche réduisant la préparation des échantillons et le temps nécessaire au diagnostic est donc imminent.