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Maladies des os : une technique prometteuse venue de la physique

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La découverte de l'effet Raman a valu à son auteur le prix Nobel de physique en 1930. Aujourd'hui, couplé au laser, il offre l'espoir d'un diagnostic précoce de certaines pathologies des os difficilement détectables à l'aide des rayons X, comme la maladie des os de verre ou l'ostéopétrose.

Chandrasekhara Venkata Raman. Crédit : nobelprize.org

Le Tamil Nadu est une région de l'Inde du sud particulièrement propice à l'éclosion de génies scientifiques. Le « mathémagicien » Srinivasa Aiyangar Ramanujan en est originaire, ainsi que le physicien et prix Nobel Chandrasekhara Venkata Raman. Ce dernier, qui n'est autre que l'oncle de Subrahmanyan Chandrasekhar, avait découvert que dans certains cas, la lumière touchant un matériau était diffusée avec un changement de fréquence. Assez rapidement l'effet Raman servit à caractériser la composition moléculaire et la structure cristalline d'un objet.

Aujourd'hui, un groupe de chercheurs britanniques se prépare à faire une série de tests à l'hôpital pour vérifier qu'ils tiennent bien là le moyen de diagnostiquer de façon précoce et sûre des maladies des os dont la détection reste malheureusement assez aléatoire.

Ils ont principalement à l'esprit le cas de l'ostéogenèse imparfaite. Plus connue sous le nom de maladie des os de verre, il s'agit d'un groupe de maladies caractérisées par une fragilité osseuse importante due à un défaut congénital d'élaboration des fibres de collagène du tissu conjonctif formant la trame de l'os.

On sait déjà repérer des déficiences en un type particulier de collagène à l'aide des rayons X et des ultrasons, mais les deux méthodes ne sont pas fiables et bien des cas d'ostéogenèse imparfaite échappent à tout diagnostic.

Comment traverser la peau et sa mélanine ?

Pavel Matousek et ses collègues du Central Laser Facility ont supposé qu'il devrait être possible de faire mieux grâce à l'effet Raman. A coup sûr, il peut effectivement analyser sans problème la composition des os en collagène, en calcium et en d'autres minéraux dans des os. Mais le signal est largement noyé dans celui de la mélanine présente dans la peau. Pour surmonter l'obstacle, les chercheurs ont employé une technique particulière utilisant un détecteur en forme d'anneau et que l'on connaît déjà sous le nom de Spatially Offset Raman Spectroscopy (SORS).

Des chercheurs américains avait déjà obtenu de bons résultats avec cette méthode pour déterminer le rapport des teneurs en phosphates et en carbonates des os de poulet. Pavel Matousek est connu pour sa maîtrise de la spectroscopie Raman SORS et il pense avoir trouvé la façon d'adapter la méthode chez l'humain. Il est donc en train de tester ses idées dans un hôpital afin de valider cette technique avec des médecins.

Si les tests confirment que la méthode de Matousek et ses collègues repère correctement l'ostéogenèse imparfaite, elle devrait pouvoir être appliquée à d'autres cas plus célèbres comme l'ostéoporose. Selon les chercheurs, cette technique non invasive ne s'appliquerait pas seulement à la détection fiable de certaines maladies des os rares, elle devrait aussi permettre de suivre la réaction des patients à un traitement.

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