Réseau vasculaire (rouge) dans le tissu cardiaque sain (à gauche) et dans le Covid-19 sévère (à droite). En raison d’une reformation défectueuse du réseau à la suite du Covid-19, de nombreuses branches, coupures et même boucles se développent dans les capillaires, qui peuvent être analysées mathématiquement. Crédit : M. Reichardt, P. Møller Jensen, T. Salditt
L’équipe de recherche interdisciplinaire de l’université de Göttingen et de la faculté de médecine de Hanovre est la première à le prouver directement.
Une équipe de recherche interdisciplinaire de l’Université de Göttingen et de la faculté de médecine de Hanovre (MHH) a détecté des changements importants dans le tissu musculaire cardiaque de personnes décédées de Covid-19. Les dommages aux tissus pulmonaires ont été l’objet de la recherche dans ce domaine pendant un certain temps et ont maintenant fait l’objet d’une enquête approfondie. L’étude actuelle sous-tend l’implication du cœur dans Covid-19 au niveau microscopique pour la première fois en imageant et en analysant le tissu affecté dans les trois dimensions. Les résultats ont été publiés dans la revue eLife.
Les scientifiques ont imagé l’architecture tissulaire à haute résolution à l’aide d’un rayonnement synchrotron – un rayonnement X particulièrement brillant – et l’ont affiché en trois dimensions. Pour ce faire, ils ont utilisé un microscope spécial à rayons X que l’Université de Göttingen a installé et exploite au synchrotron électronique allemand. DESY à Hambourg. Ils ont observé des changements clairs au niveau des capillaires (les minuscules vaisseaux sanguins) dans le tissu musculaire cardiaque lorsqu’ils y ont examiné les effets de la forme sévère de la maladie de Covid-19.
Tissu cardiaque sain (à gauche) et en cas de Covid-19 sévère (à droite). Alors que les vaisseaux sanguins du cas sain présentent une structure intacte (en bas à droite), on peut voir des cavités ou des poches et de minuscules structures tubulaires se former dans les vaisseaux sanguins fins (capillaires) dans l’échantillon de tissu Covid-19, qui indiquent des changements morphologiques particuliers. Crédit : M Reichardt, T Salditt
En comparaison avec un cœur sain, l’imagerie aux rayons X des tissus touchés par une maladie grave a révélé un réseau plein de fentes, de branches et de boucles qui avaient été remodelées de manière chaotique par la formation et la scission de nouveaux vaisseaux. Ces changements sont la première preuve visuelle directe de l’un des principaux moteurs des lésions pulmonaires de Covid-19 : un type spécial d’« angiogènes invaginaux » (c’est-à-dire la formation de nouveaux vaisseaux) dans les tissus.
Afin de visualiser le réseau capillaire, les vaisseaux dans le volume tridimensionnel ont d’abord dû être identifiés à l’aide de méthodes d’apprentissage automatique. Cela a initialement obligé les chercheurs à étiqueter minutieusement et manuellement les données d’image. « Pour accélérer le traitement de l’image, nous avons donc également décomposé automatiquement l’architecture tissulaire en ses caractéristiques symétriques locales, puis les avons comparées », explique Marius Reichardt, de l’Université de Göttingen et premier auteur de l’article. “Les paramètres obtenus à partir de cela ont alors montré une qualité complètement différente par rapport à des tissus sains, voire à des maladies telles que la grippe sévère ou la myocardite commune”, expliquent les responsables de l’étude, le professeur Tim Salditt de l’université de Göttingen et le professeur Danny Jonigk de le MHH.
Il y a une particularité très particulière de cette étude : contrairement à l’architecture vasculaire, la qualité des données requise pourrait être obtenue en utilisant une petite source de rayons X dans le laboratoire de l’Université de Göttingen. En principe, cela signifie que cela pourrait également être fait dans n’importe quelle clinique pour aider les pathologistes à effectuer des diagnostics de routine. À l’avenir, les chercheurs souhaitent étendre davantage l’approche consistant à convertir les modèles tissulaires caractéristiques en valeurs mathématiques abstraites afin de développer des outils automatisés de diagnostic, encore une fois en développant davantage l’imagerie par rayons X en laboratoire et en la validant avec des données provenant du rayonnement synchrotron. La collaboration avec DESY sera encore élargie dans les années à venir.
Référence : « Histopathologie virtuelle 3D du tissu cardiaque des patients Covid-19 basée sur la tomographie à rayons X en contraste de phase » par Marius Reichardt, Patrick Moller Jensen, Vedrana Andersen Dahl, Anders Bjorholm Dahl, Maximilian Ackermann, Harshit Shah, Florian Länger, Christopher Werlein, Mark P Kuehnel, Danny Jonigk et Tim Salditt, 21 décembre 2021, eLife.
DOI : 10.7554 / eLife.71359
