Optical tissue characterization and organ evaluation in transplantation

Caractérisation optique des tissus et évaluation des organes dans le cadre de la transplantation La transplantation d'organes fait face à une pénurie de greffons disponibles avec des listes d'attente croissantes, conduisant à une utilisation accrue d'organes marginaux provenant de donneurs à critères élargis. Dans le cas du foie, une proportion significative de ces organes marginaux présente une stéatose hépatique, caractérisée par une accumulation excessive de gouttelettes de graisse dans les hépatocytes. Elle représente un paramètre crucial car elle est associée à un risque accru de non-fonction primaire et de mauvais résultats post-transplantation, réduisant fortement la viabilité de l’organe pour la transplantation. Ces dernières années, des machines de perfusion ont été développées pour préserver ou réparer les organes pendant le protocole de transplantation. Ces machines peuvent reperfuser les organes immédiatement après le prélèvement ou avant la transplantation pour limiter les lésions d'ischémie-reperfusion et potentiellement améliorer la viabilité des organes. La méthode de référence pour évaluer l'état d'un organe avant le protocole de transplantation repose sur une analyse histologique d'une biopsie, qui est chronophage, dépendante du pathologiste et ne peut être réalisée par tous les hôpitaux. Pendant le protocole de reperfusion, il n'existe actuellement aucune méthode fiable pour évaluer l'état de l'organe, rendant difficile l'évaluation de l'efficacité des protocoles de préservation ou de réparation. Ce travail de thèse propose des méthodes optiques pour évaluer l'état des organes avant la transplantation en mesurant la graisse contenue dans le foie et en surveillant l'état du foie pendant les protocoles de reperfusion après le prélèvement d'organe. Les techniques optiques offrent une solution prometteuse pour relever les défis de l'évaluation de l'état du foie. La spectroscopie proche infrarouge permet une évaluation quantitative de la stéatose en mesurant la fraction de graisse de l’organe grâce aux propriétés d'absorption de celle-ci. La spectroscopie de fluorescence fournit une évaluation en temps réel du métabolisme des organes et de la viabilité cellulaire pendant les protocoles de perfusion. La fluorescence endogène de molécules telles que le NADH et le FAD, qui participent aux réactions d'oxydoréduction au sein de la chaîne respiratoire mitochondriale, permet de surveiller l'état cellulaire en évaluant leurs concentrations, indiquant ainsi comment l'organe répond à la reperfusion. Nous avons notamment développé de nouveaux modèles de quantification pour les deux techniques. Pour la spectroscopie proche infrarouge, nous avons effectué des mesures de réflectance diffuse avec un spectromètre intégré (NIR-SG1, Innospectra) et nous avons créé des modèles pour quantifier la fraction de graisse basés sur la théorie de l'approximation de diffusion. Pour la spectroscopie de fluorescence, nous avons utilisé et modifié un montage construit précédemment au laboratoire pendant la thèse d'Arthur Gautheron pour acquérir les données. Nous avons ensuite développé un modèle semi-quantitatif pour mesurer les fractions de fluorophores tout en corrigeant les artéfacts d'absorption du sang en utilisant des mesures simultanées de réflectance diffuse visible acquises pendant le même protocole que les mesures de fluorescence. Pour les mesures infrarouges, nos modèles de quantification ont montré une excellente corrélation avec l'analyse histopathologique, validant notre approche pour l'évaluation non invasive de la stéatose. Pour les mesures de fluorescence, nous avons réussi à surveiller l'état de l'organe pendant différentes phases de reperfusion et corréler cela à des biomarqueurs classiques venant de l’analyse du perfusat/sang pendant la reperfusion. Nos méthodes de correction ont efficacement éliminé les artéfacts d'absorption du sang, permettant une surveillance appropriée des biomarqueurs métaboliques tout au long du protocole de perfusion.