Thèse soutenue

Innovations relatives à l'évaluation du cartilage articulaire du condyle fémoral humain par une nouvelle modalité d'imagerie optique

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Auteur / Autrice : Régis Pailhé
Direction : Alexandre Moreau-GaudryPhilippe Cinquin
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : BIS - Biotechnologie, instrumentation, signal et imagerie pour la biologie, la médecine et l'environnement
Date : Soutenance le 23/10/2017
Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes (ComUE)
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale ingénierie pour la santé, la cognition, l'environnement (Grenoble ; 1995-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Techniques de l’ingénierie médicale et de la complexité - Informatique, mathématiques et applications (Grenoble)
Jury : Président / Présidente : Didier Mainard
Examinateurs / Examinatrices : Dominique Saragaglia
Rapporteurs / Rapporteuses : Stéphane Boisgard, Eric Stindel

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Résumé

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L’Organisation Mondiale de la Santé recommande le développement d’outils innovants d’imagerie pour le diagnostic précoce et le monitoring de l’arthrose dans le cadre d’une prévention secondaire(10). L’objectif de ce travail de thèse était d’établir l’intérêt de l’imagerie par OCT grand champ pour réaliser une évaluation du tissus cartilagineux peropératoire.La première partie de notre travail a consisté à définir à partir des données les plus récentes de la littérature les paramètres qualitatifs et quantitatifs les plus pertinents pour évaluer les lésions cartilagineuses arthrosiques. Ce travail de synthèse nous a semblé être le prérequis indispensable pour pouvoir développer des stratégies d’évaluation automatisé du cartilage en peropératoire. En effet, il n’existe pas en l’état une technique d’imagerie combinant toutes les qualités nécessaires pour caractériser le tissu cartilagineux. Les données actuelles montrent que parmi les paramètres quantitatifs, l’évaluation de l’état de surface, à une échelle micrométrique apparaît comme l’un des paramètres les mieux corrélés aux grades histologiques d’arthrose qui demeurent le gold-standard. Cette revue de la littérature a également mis en avant que les paramètres structurels, aussi bien biomécaniques que biochimiques, souffrent en l’état de ne pas avoir fait l’objet d’une corrélation avec les stades arthrosiques histologiques, limitant ainsi leur intérêt à des travaux de recherche fondamentale. Enfin, nous avons constaté que les systèmes d’imagerie les plus intéressants (IRM, SEM, etc…) pour caractériser le cartilage, et de fait les plus étudiés n’étaient accessibles qu’à un usage peropératoire et que très rarement à un usage in vivo.Dans la deuxième partie de notre travail de thèse, nous avons évalué la place de l’imagerie par tomographie par cohérence optique grand champ (Full Field Optical Coherence Tomography : FFOCT) pour la caractérisation du tissu cartilagineux. Nous avons exposé les principes de l’OCT grand champ ainsi que les avantages et les inconvénients que présente cette technique d’imagerie en comparaison à celles listées dans notre revue de la littérature. Puis nous avons présenté les résultats des évaluations descriptives, qualitatives et quantitatives des lésions cartilagineuses arthrosiques par OCT grands champ. Ces travaux expérimentaux sont, à notre connaissance, les premiers à avoir permis de développer un algorithme semi-automatique pour évaluer la dégénérescence cartilagineuse à partir d’images FFOCT. Six paramètres de surface ont pu être ainsi identifiés comme fortement corrélés au stade arthrosique histologique OARSI.Dans la troisième partie de cette thèse, nous essayons de répondre à la question de l’applicabilité clinique de ces travaux, en présentant les perspectives et les travaux de recherche que nous conduisons. En effet, même si les paramètres de surfaces sont fortement corrélés aux grades arthrosiques histologiques, il semble indispensable de développer et de valider de nouveaux paramètres quantitatifs, accessible à terme en peropératoire, qui pourront être combinés à ces premiers. Nous développons actuellement une thématique de recherche avec l ‘étude de deux paramètres structurels :la densité cellulaire des couches superficielles du cartilage et l’analyse de la rugosité de surface du cartilage. En parallèle de ces travaux, le développement d’un système d’imagerie accessible au bloc opératoire et à la chirurgie endoscopique mini-invasive est poursuivi. La sonde endoscopique FFOCT-NOCT développée en collaboration avec la société LLTech pourrait être le futur système d’imagerie peropératoire permettant d’obtenir les paramètres de caractérisation des lésions cartilagineuses que nous avons validés lors des expérimentations ex-vivo.