Que la force des ondes soit avec notre santé !

Reportage réalisé à l’Institut Langevin Ondes et Images à Paris, qui héberge l’accélérateur de recherche technologique (ART) Inserm dédié aux ultrasons biomédicaux. Visite au plus près des ultrasons biomédicaux en action, avec quatre exemples d’expérimentations qui y sont actuellement menées !

Bienvenue dans le premier accélérateur de recherche technologique (ART) de l’Inserm ! Inauguré en octobre 2016 et dédié aux ultrasons biomédicaux, le lieu détonne : là, des physiciens spécialistes de l’acoustique, des biologistes et des cliniciens côtoient des ingénieurs qui les aident à transformer leurs idées en nouvelles technologies bien réelles. » Les innovations développées à l’ART sont pensées pour être transférées à d’autres laboratoires ou à des hôpitaux « , explique Mickaël Tanter*, directeur de l’ART et de l’équipe Physique des Ondes pour la Médecine, à l’Institut Langevin Ondes et Images à Paris. 

  • Avec ses 500 émetteurs, ce casque à ultrasons est la pièce maîtresse du projet Ultrabrain. Développé en partenariat avec l’Institut du cerveau et de la moelle épinière, il permet de focaliser un faisceau d’ultrasons en un point précis du cerveau, tout en corrigeant les déviations causées par la structure osseuse du crâne ! © Inserm/François Guénet
  • Mickael Tanter est le chef d’orchestre de l’ART. Physicien, il dirige désormais ce lieu d’exception où certains scientifiques pensent les besoins médicaux du futur en imagerie et traitement par ultrasons, et où d’autres, ingénieurs, conçoivent et fabriquent les pièces essentielles à ces outils dans des ateliers dignes d’un FabLab, ces nouveaux espaces où foisonnent créativité et fabrication. © Inserm/François Guénet
  • L’ART est hébergé dans les locaux de l’École Supérieure de Physique et de Chimie Industrielles de la Ville de Paris, situés en plein cœur de Paris. © Inserm/François Guénet
  • Dans cette technologie, les ultrasons sont émis sur la zone ciblée, ici sur un sein artificiel appelé « fantôme de sein ». Ils sont d’abord utilisés pour créer une vibration mécanique dans les tissus puis l’échographe bascule sur un mode d’imagerie ultrarapide, à plusieurs milliers d’images par seconde, afin de visualiser la propagation de la vibration dans l’organe. Suivant leur élasticité, les tissus n’y réagissent pas de la même façon. Les tumeurs peuvent ainsi être identifiées efficacement grâce à une cartographie de la dureté des tissus – c’est la tâche rouge sur l’écran. © Inserm/François Guénet
  • Dans la salle d’expérimentation animale, Alexandre Dizeux, physicien, émet des ultrasons sur une souris endormie. Sur l’écran, les chercheurs visualisent et suivent l’impact des ultrasons sur les tissus, afin notamment d’évaluer s’ils pourraient être utilisés pour traiter certaines maladies, associés à des principes actifs. La technologie utilisée, l’échographie 2D ultrarapide, est réalisée avec une machine AirExplorer®, commercialisée par la société Supersonic Imagine, un des succès industriels du laboratoire. © Inserm/François Guénet
  • Dans la salle d’expérimentation animale, Alexandre Dizeux, physicien, émet des ultrasons sur une souris endormie. Sur l’écran, les chercheurs visualisent et suivent l’impact des ultrasons sur les tissus, afin notamment d’évaluer s’ils pourraient être utilisés pour traiter certaines maladies, associés à des principes actifs. La technologie utilisée, l’échographie 2D ultrarapide, est réalisée avec une machine AirExplorer®, commercialisée par la société Supersonic Imagine, un des succès industriels du laboratoire. © Inserm/François Guénet
  • Dans la salle d’expérimentation animale, Alexandre Dizeux, physicien, émet des ultrasons sur une souris endormie. Sur l’écran, les chercheurs visualisent et suivent l’impact des ultrasons sur les tissus, afin notamment d’évaluer s’ils pourraient être utilisés pour traiter certaines maladies, associés à des principes actifs. La technologie utilisée, l’échographie 2D ultrarapide, est réalisée avec une machine AirExplorer®, commercialisée par la société Supersonic Imagine, un des succès industriels du laboratoire. © Inserm/François Guénet
  • Comment atteindre une petite zone bien précise du cerveau ? A l’aide de 500 émetteurs d’ultrasons, la machine Ultrabrain, développée par Jean-François Aubry, physicien (debout au centre), peut générer un faisceau qui fait monter en quelques secondes la température à 60°C en un point cible, et y provoque ainsi la nécrose des tissus. Elle peut être utilisée pour traiter certaines maladies à l’origine cérébrale bien connue, comme le tremblement essentiel, la maladie de Parkinson, certaines épilepsies et tumeurs du cerveau. © Inserm/François Guénet
  • Visualiser la vascularisation du cerveau du rat en trois dimensions et en temps réel, l’échographie 3D ultrarapide l’a fait ! Encore en développement, cette technique mise sur l’envoi d’ultrasons à cadence très rapide par des sondes composées de milliers d’émetteurs ultrasonores. A la clé, l’imagerie 3D complète du système vasculaire cérébral vivant en un seul cycle cardiaque (en rouge à l’écran). © Inserm/François Guénet

Au cœur des travaux de cette structure, les ultrasons biomédicaux. Ceux-ci n’ont rien de nouveau : ils sont par exemple déjà utilisés dans l’échographie Doppler conventionnelle. Mais leurs capacités sont ici utilisées à leur plein potentiel. « Nos chercheurs ont par exemple développé une méthode innovante, le fUltrasound, pour Ultrasons fonctionnels du cerveau, qui permet de visualiser la vascularisation fine du cerveau et ses modifications avec une excellente résolution dans le temps et l’espace, offrant une approche complémentaire et performante à l’IRM fonctionnelle ou la tomographie par émissions de positons . » Appareils d’imagerie de l’activité cérébrale miniaturisés ou systèmes pour délivrer, voire même fabriquer à distance, des médicaments de façon parfaitement contrôlée à l’intérieur des tumeurs, instruments capables de traiter des zones du cerveau sans opération, capteurs intelligents portables pour mesurer les paramètres fonctionnels de l’organisme, etc. 

Les innovations en gestation à l’ART ne manquent pas et, bientôt, révolutionneront à coup sûr la prise en charge des cancers, de maladies cardiovasculaires et plus généralement les neurosciences. Visite au plus près des ultrasons biomédicaux en action, avec quatre exemples d’expérimentations qui y sont actuellement menées ! 

*unité 979 Inserm/CNRS/ESPCI/Université Denis Diderot/Université Pierre et Marie Curie 

Reportage à retrouver dans le magazine Science&Santé n°34