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Une capsule pour cartographier l’intestin

Une capsule pour cartographier l’intestin

13.10.2020, par
Illustration d'un polype dans le côlon.
Une équipe parisienne met au point une capsule dotée d'intelligence artificielle qu'il suffira d'avaler afin d'obtenir des images et des cartographies 3D de l’intestin. Une nouvelle ère dans le dépistage du cancer colorectal est en train de s’ouvrir.

Subir une coloscopie sous anesthésie n'a rien d'une partie de plaisir... Pour en éviter les désagréments aux patients, les médecins pourront bientôt leur proposer d’avaler une petite merveille technologique : une capsule endoscopique dotée d’une caméra et d’un système d’imagerie 3D. De la taille d’une grosse olive, cette sonde autonome appelée Cyclope transitera par le système digestif. Elle y réalisera une cartographie détaillée du côlon et de l’intestin. Si des anomalies comme des polypes s’y logent, la capsule saura les détecter.

Rappelons qu'en France, le cancer colorectal est le deuxième cancer le plus meurtrier. Son dépistage est recommandé pour toutes les personnes âgées de 50 à 74 ans, tous les deux ans. Plus de 40 000 nouveaux cas par an sont détectés et avec le vieillissement de la population, ce nombre devrait augmenter dans le proche avenir. Toute innovation pour faciliter le dépistage, voire la prise en charge, serait donc plus que bienvenue.

Schéma de la capsule Cyclope. Le défi consiste à intégrer toute l’électronique dans une capsule de 3 cm de long et de 1,1 à 1,4 cm de diamètre.
Schéma de la capsule Cyclope. Le défi consiste à intégrer toute l’électronique dans une capsule de 3 cm de long et de 1,1 à 1,4 cm de diamètre.

Le développement de la capsule Cyclope est en cours. Il est mené par Andrea Pinna, Amine Rhouni, Bertrand Granado et Orlando Chuquimia, chercheurs au Laboratoire d’informatique de Paris 6 (LiP6)1. Le projet, qui vient de rejoindre le programme de prématuration de CNRS Innovation, devrait constituer un grand pas en avant dans la conception d’outils de dépistage intelligents. « Les capsules endoscopiques existent depuis les années 2000, explique Bertrand Granado. Elles sont principalement utilisées pour explorer l’intestin grêle, auquel on ne peut pas accéder par coloscopie. Le problème est que leurs images sont de faible résolution et que le gastro-entérologue qui les analyse est obligé de regarder tout le film pour y détecter d’éventuelles anomalies. Cela demande beaucoup de temps. »

Chasse aux polypes

Deux défauts que Cyclope promet de résoudre. La capsule sera dotée d’une caméra d’un mégapixel et d’un système d’éclairage LED qui produiront des images haute définition. Mais, surtout, la capsule portera un système d’imagerie permettant de cartographier l’intérieur du côlon avec une précision proche de 90 %. Pour cela, la capsule projettera un motif laser sur la paroi de l’intestin. C’est à partir de la déformation de ce motif sur les volumes du tube digestif que Cyclope pourra reconstituer les reliefs.

Projection du motif laser sur la paroi de l’intestin et sa reconstitution en image 3D.
Projection du motif laser sur la paroi de l’intestin et sa reconstitution en image 3D.

Ceci devrait constituer une petite révolution en matière de diagnostic. En effet, les meilleurs marqueurs pour le cancer colorectal sont les polypes, ces excroissances de la paroi du côlon qui peuvent dégénérer en tumeurs cancéreuses. Or, les caméras utilisées lors des coloscopies traditionnelles produisent des images planes. De ce fait, le gastro-entérologue en charge de l’examen a parfois du mal à évaluer la taille des polypes, et donc leur dangerosité. Avec les images 3D de Cyclope, le spécialiste saura immédiatement quels sont ceux à extirper d’urgence et lesquels peuvent être maintenus en observation.

Les systèmes d’intelligence artificielle de Cyclope lui permettront de reconnaître les polypes et de ne transmettre que ces images-là. D'où un gain de temps notable pour les praticients.

Mais ce n’est pas tout. Les systèmes d’intelligence artificielle de Cyclope lui permettront de reconnaître les images où des polypes apparaissent et de ne transmettre que celles-ci. L’intérêt ? « Le spécialiste n’aura pas à regarder des heures de film. Il pourra se concentrer sur les quelques images importantes », explique Bertrand Granado. Un gain de temps et d’effort majeur qui n’a rien d’anecdotique du point de vue de la santé publique.

En France, 1,3 million de coloscopies sont réalisées chaque année. Environ 80 % d’entre elles ne révèlent rien d’anormal. Des capsules intelligentes comme Cyclope épargneront aux gastro-entérologues l’analyse d’un million d’examens négatifs par an ! Cela permettra de multiplier les tests de dépistage sur l’ensemble de la population à risque.

De plus, l’utilisation des capsules endoscopiques évitera les risques associés aux coloscopies classiques. Elle ne requiert pas, en effet, d’anesthésie et le risque de rétention ou de déchirement du tissu intestinal est proche de zéro, même chez les patients âgés et fragiles. La capsule Cyclope, que l’utilisateur pourra ingurgiter chez lui, sera expulsée sans entrave une douzaine d’heures plus tard. Entre-temps, les images envoyées par la sonde seront recueillies par un récepteur placé à la ceinture. Une facilité d’utilisation qui, elle aussi, peut contribuer à généraliser les examens coloscopiques.

Le voyage fantastique

« Je fais parfois l’analogie entre ce projet et le film Le Voyage fantastique », confie Bertrand Granado. Le scientifique fait référence au film de science-fiction sorti en 1966. Dans celui-ci, un sous-marin et son équipage sont miniaturisés et envoyés en mission à l’intérieur du corps d’un savant dans le coma. « La différence est, qu’ici, on remplace l’équipage par de l’intelligence artificielle. »

Scène du film "Le voyage fantastique" réalisé en 1966 par Richard Fleischer.
Scène du film "Le voyage fantastique" réalisé en 1966 par Richard Fleischer.

Ce qui en 1966 était de la pure science-fiction est maintenant en phase de recherche et développement. À présent, les chercheurs du LiP6 font face à un double défi technologique. Tout d’abord, ils doivent miniaturiser au maximum l’appareil d’imagerie. Tous les éléments de la capsule : source laser, lentille de convergence, caméra, unité de traitement, appareil de transmission des données, ainsi que deux piles bouton, doivent être contenus dans un cylindre de 3 cm de long et de 1,1 à 1,4 cm de diamètre.
 

On peut imaginer une capsule avec un bras robotique capable d’exciser des polypes et de ramener des échantillons de tissus.

Ensuite, les scientifiques doivent optimiser la consommation d’énergie afin que la sonde dispose de douze heures d’autonomie, le temps du transit intestinal. Pour atteindre ces objectifs, qui tiendront lieu de preuve de concept, les chercheurs se donnent dix-huit mois. « On pourra ensuite présenter le projet à des industriels ou postuler à des projets européens », anticipe Bertrand Granado. Dans deux ans, un prototype pourrait être prêt à être testé sur des modèles animaux.

Ce projet n’est qu’un avant-goût de ce que nous réservent les médicaments intelligents. « On peut imaginer une capsule dotée d’un réservoir contenant un médicament qui pourrait être délivré directement sur des zones affectées, des parties ulcérées par exemple. Ou encore, une capsule avec un bras robotique capable d’exciser des polypes et de ramener des échantillons de tissus », affirme Bertrand Granado. Certes, ces développements dignes d’une mission martienne ne sont pas pour tout de suite. Mais le nombre de fonctions de ces sondes médicales ne peut que s’accroître. 

Tout comme pourrait s’accroître leur champ d’application. « Ces dispositifs seraient très utiles dans les pays en développement qui manquent de spécialistes. En effet, ces capsules permettent de faire facilement du diagnostic à distance. Elles pourraient aussi servir lors de missions spatiales de longue durée. » Ainsi, c’est véritablement une médecine nouvelle, aux possibilités illimitées, que les capsules autonomes comme Cyclope sont en train d’ouvrir. 

Notes
  • 1. Unité CNRS/Sorbonne Université.

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du journal CNRS