Une capsule à avaler plutôt qu'une coloscopie pour détecter les polypes

Publié par Adrien le 10/09/2020 à 09:00
Source: CNRS INS2I
Plutôt que passer par des systèmes de câbles et de tuyaux, la capsule Cyclope s'avale pour scruter les anomalies du tube digestif. Pensé au départ par des chercheurs du LIP6 et de l'ETIS et porté par le LIP6, le projet Cyclope se démarque par son analyse en 3D de l'intestin (L'intestin est la partie du système digestif qui s'étend de la sortie de l'estomac à l'anus. Chez les humains et la plupart des mammifères, il est divisé en deux parties appelées l'intestin grêle et le gros...) et son IA embarquée, qui ne transmet que les images importantes, par exemple celles de polypes et autres signes précoces de cancers. Encore en phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) de conception, le projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration d’une grande diversité de...) vient de rejoindre le programme de prématuration de CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).) innovation.

Pour préparer la médecine (La médecine (du latin medicus, « qui guérit ») est la science et la pratique (l'art) étudiant l'organisation du corps humain (anatomie), son...) de demain, des systèmes autonomes de diagnostic (Le diagnostic (du grec δι?γνωση, diágnosi, à partir de δια-, dia-, „par, à travers, séparation, distinction“ et...) et de soins sont en cours de développement. Ainsi, le projet Cyclope élabore une capsule vidéo-endoscopique, un concentré de hautes technologies qui a la particularité de devoir être avalé. L'appareil filme ensuite sa progression à travers le tube digestif à la recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique désigne également...) d'anomalies, principalement des polypes. Ces éléments sont en effet cruciaux pour, entre autres, le dépistage (Le dépistage, en médecine, consiste en la recherche d'une ou de plusieurs maladies ou d'anomalies dites "à risques" chez les individus d'une population donnée. Ces investigations sont suivies ou non de...) précoce du cancer (Le cancer est une maladie caractérisée par une prolifération cellulaire anormalement importante au sein d'un tissu normal de l'organisme, de telle manière que la survie de ce dernier est...) colorectal.


Illustration de l'innovation médicale "Cyclope" © Cyclope (LIP6/ETIS)

"Les capsules endoscopiques existent depuis le début des années 2000, explique Bertrand Granado, Professeur à Sorbonne (La Sorbonne est un complexe monumental du Quartier latin de Paris. Elle tire son nom du théologien du XIIIe siècle Robert de Sorbon, le fondateur du...) Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa...) et membre du LIP6 (CNRS/Sorbonne Université). Ces appareils permettent en particulier d'observer l'intestin grêle sans intervention chirurgicale, car l'organe (Un organe est un ensemble de tissus concourant à la réalisation d'une fonction physiologique. Certains organes assurent simultanément plusieurs...) n'est atteignable ni par endoscopie ni par coloscopie (La coloscopie ou colonoscopie est l'examen visuel du côlon par l'intermédiaire d'une sonde appelée coloscope. C'est une endoscopie...). Cependant, les capsules actuelles capturent des images de faible résolution et les combinent en un film de plusieurs heures (L'heure est une unité de mesure  :), que le gastroentérologue doit scruter." Résultat, l'opération reste très chronophage pour des spécialistes déjà sollicités, ce qui limite le nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de patients pouvant être diagnostiqués. "Nous avons l'ambition d'inventer la médecine de demain, avec des dispositifs ingérables ou implantables dans le corps humain (Le corps humain est la structure physique d'une personne.)."

Le projet Cyclope veut aller plus loin grâce à l'imagerie (L’imagerie consiste d'abord en la fabrication et le commerce des images physiques qui représentent des êtres ou des choses. La fabrication se...) en 3D. Il est en effet beaucoup plus facile d'identifier un polype en trois dimensions (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une pièce sont sa longueur, sa largeur et sa profondeur/son épaisseur, ou bien son diamètre si c'est une...) qu'avec une simple photographie plane (La plane est un outil pour le travail du bois. Elle est composée d'une lame semblable à celle d'un couteau, munie de deux poignées, à chaque extrémité de la lame. Elle permet le dégrossissage et le creusage de formes courbes,...). Le volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension d'un objet ou d'une partie de l'espace.) des anomalies est également un indicateur important de leur dangerosité. Afin d'obtenir un prototype complet et d'atteindre une échelle industrielle, le projet a été sélectionné par le programme de prématuration de CNRS Innovation.


Schéma du fonctionnement de Cyclope, la capsule intelligente pour détecter des polypes © Cylcope (LIP6/ETIS)

"Notre premier défi consiste à intégrer toute l'électronique dans une capsule de 3 cm sur 1,4, et de s'assurer, pour l'autonomie, que tout fonctionne avec juste deux piles boutons, détaille Bertrand Granado. Ensuite, nous allons devoir installer les composants laser, les lentilles et les LED sur une tranche de seulement douze millimètres, tout en prenant en compte les éventuels impacts de l'intestin sur cette machinerie optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement électromagnétique et de ses relations avec la vision.). Nous nous donnons douze mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps arbitraire.) pour y parvenir."

La capsule Cyclope est basée sur une matrice de 19 par 19 points laser, qui balaie le tube digestif en quête d'anomalies. Un système de LED éclaire également l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels, le terme...) afin qu'une caméra (Le terme caméra est issu du latin : chambre, pour chambre photographique. Il désigne un appareil de prise de vues animées, pour le cinéma, la...) capture (Une capture, dans le domaine de l'astronautique, est un processus par lequel un objet céleste, qui passe au voisinage d'un astre, est retenu dans la gravisphère de ce dernier. La capture...) une vingtaine d'images par seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde est...) d'un même polype, et ainsi l'avoir sous plusieurs angles. En effet, les capsules endoscopiques n'avancent pas en ligne droite, mais oscillent le long du système digestif (Le système digestif est l'ensemble des organes qui chez les animaux a pour rôle d'assurer l'ingestion et la digestion des aliments pour en extraire l'énergie et les nutriments nécessaires à la...).

Au lieu d'être transmises en continu à l'extérieur, ces informations sont d'abord traitées par un système d'apprentissage (L’apprentissage est l'acquisition de savoir-faire, c'est-à-dire le processus d’acquisition de pratiques, de connaissances, compétences, d'attitudes...) supervisé intégré dans la capsule. Les algorithmes ne diffusent les images que s'ils ont repéré la présence de polypes, ce qui offre un gain de temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) considérable pour les gastroentérologues qui n'étudient alors plus que les moments anormaux. Lors des tests macroscopiques dans un intestin en PVC de vingt centimètres, Cyclope a reconnu les anomalies en forme de polype avec un taux de réussite d'environ 95 %.

"Avec son autonomie et le fait qu'elle fonctionne sans anesthésie, notre capsule pourrait être facilement déployée dans des pays (Pays vient du latin pagus qui désignait une subdivision territoriale et tribale d'étendue restreinte (de l'ordre de quelques centaines de km²), subdivision de la civitas gallo-romaine. Comme la civitas qui subsiste le...) et des situations où les médecins ne disposent pas de tout le matériel nécessaire pour une coloscopie ou une endoscopie, avance Bertrand Granado. À terme, nous pouvons aussi imaginer avec un appareil qui embarque des doses de médicaments, afin de les appliquer immédiatement sur les lésions que la capsule a localisées."
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