Retour sommaire14 ème Journée du CENTRE RENE HUGUENIN Mars 2000

Photo-détection -

système de fluorescence

Michel LEROY
Service de Chirurgie thoracique, Hôpital FOCH, Suresnes

Le diagnostic de cancer bronchique, malheureusement, est souvent tardif, ce qui altère, de façon importante le pronostic. En effet, très souvent, il s'agit d'une formation tumorale peu ou pas symptomatique. Il semble donc qu'une découverte précoce permettrait de proposer une thérapeutique plus adaptée et d'obtenir un pronostic supérieur.

Au début de ce siècle, le cancer du poumon était une maladie relativement rare. L'incidence ne cesse d'augmenter. Les pneumologues ont donc essayé d'améliorer le diagnostic précoce pour ces lésions débutantes. Le cliché thoracique, le scanner ou le pet-scan ne semblent pas adaptés. La découverte d'une forme précoce est habituellement tout-à-fait fortuite et se fait lors d'une endoscopie pour toute autre raison. La cytologie bronchique n'est intéressante que pour les formes relativement proximales. D'autre part, ne connaissant pas l'histoire naturelle des dysplasies sévères et des carcinomes in situ, il est probable qu'un certain nombre de ces lésions régressent spontanément. D'autres bien évidemment peuvent rapidement devenir des carcinomes infiltrants. De plus, ces lésions peuvent être multifocales et modifier la stratégie thérapeutique.

Depuis de nombreuses années, différents systèmes ont été inventés.

Dans un premier temps, on a essayé de rendre visible ces lésions en les marquant par des substances qui avaient théoriquement l'avantage d'être captées de manière relativement sélective par les processus tumoraux. C'est autour des années 1965 que LIPSON essayait de rendre fluorescentes des lésions tumorales. Il utilisait un dérivé de l'hématoporphyrine. Cette drogue était injectée par voie intra-veineuse. Elle était captée par l'ensemble des cellules, mais il existait une rétention prolongée par les cellules tumorales de ce réactif. Quelques jours après l'arbre bronchique était éclairé par des longueurs d'onde adaptées à la diffusion tissulaire et à la molécule utilisée, cette molécule piégée dans le processus tumoral, sous l'action de la lumière émettait une fluorescence. La lésion était ainsi marquée et devenait visible à l'oeil de l'opérateur. Cela permettait de guider la biopsie. Le système ne s'est pas développé car d'abord la drogue utilisée provoque une photo-sensibilisation cutanée de plusieurs semaines, d'autre part la quantité de réactif était extrêmement faible et pour la rendre fluorescente, il était nécessaire d'amplifier le signal plusieurs dizaines de milliers de fois. Ceci avait comme conséquence l'amplification du bruit de fond dans les cellules normales, donc il était nécessaire d'avoir des systèmes informatiques extrêmement complexes pour procéder à une soustraction d'images. Ce sont les japonais qui ont développé ce système autour des années 85. Néanmoins, en pratique clinique il n'a pas été possible de l'utiliser car la fluorescence induite dépendait de la position de la fibre excitatrice par rapport au mur bronchique et de l'angle de cette excitation. Il existait donc de nombreux facteurs qui créaient des faux négatifs. La Mayo-Clinic avait proposé un système proche mais où l'image était remplacée par un signal sonore. L'endoscopiste avait donc un écouteur qui lui permettait de noter une crépitation plus ou moins intense en fonction de la position de sa fibre et l'axe d'observation. Ces systèmes historiques ont eu le mérite de permettre le premier développement du système d'auto-fluorescence créé par l'institut du cancer de Vancouver sous l'impulsion du Docteur LAM. Le principe de détection était un peu inverse, à savoir que l'on avait observé que l'éclairement du tissu bronchique normal par une lumière de l'ordre de 440 nanomètres (dans le bleu) provoquait une auto-fluorescence présentant deux pics d'émission. Cette auto-fluorescence est liée à la présence de chromophores. Elle est tout-à-fait normale. On peut donc recueillir ce signal. Il n'est pas nécessaire de l'amplifier. Par contre, lorsqu'il existe une lésion pariétale, soit une dysplasie sévère soit un carcinome in situ, le pic d'émission de ce tissu est nettement plus bas. Il existe donc une grande différence de fluorescence entre le tissu bronchique normal et le tissu pathologique. C'est cette différence d'émission qui est exploitée dans le système canadien (système Xillix). La capture de l'image se fait dans le rouge et dans le vert là où il existe les deux pics d'émission de l'auto-fluorescence du tissu bronchique normal.

Cette impression expérimentale s'est confirmée sur le plan clinique. Le principe est d'utiliser une lumière bleue qu'elle soit produite par un laser ou par une lampe au Xénon qui est équipée d'un filtre. Les lésions se voient donc en soustraction par rapport à l'auto-fluorescence normale.

Le système comprend une source de lumière bleue, dans le système Xillix il s'agit d'un laser qui émet à 442 nanomètres, un endoscope souple, une caméra fixée sur l'oculaire qui permet donc de traiter l'image dans le rouge et dans le vert. Les signaux sont transformés par une console informatique et peuvent être observés sur un écran vidéo couleur en temps réel.

Il s'agit en pratique d'une endoscopie classique qui peut se faire soit en auto-fluorescene si on utilise la source de lumière bleue, soit en lumière blanche normale si on utilise la source de lumière classique. Il suffit alors de débrancher la caméra ultra-sensible et la remplacer par une caméra vidéo standard. L'image vue sur le moniteur est une image essentiellement verte qui permet à l'opérateur de se déplacer dans les bronches comme une endoscopie classique, les éperons sont parfaitement visibles, les différents orifices bronchiques aussi. Le gain de la caméra peut être modifié. Cela permet de découvrir des anomalies de fluorescence, il s'agit des images "en moins" et lorsqu'il existe un doute, cette image prend une couleur rouge-brun voire brun. Bien évidemment le système par auto-fluorescence ne permet pas de faire un diagnostic de nature. Il permet essentiellement de guider la biopsie. Celle-ci se fera sur le site où il existe un défaut de fluorescence. Bien évidemment, certaines autres lésions peuvent donner des fausses images, à savoir une inflammation importante, une dysplasie modérée ou sévère. Il existe aussi des faux positifs qui sont liés à une chimiothérapie ou une radiothérapie récente, ou des traces de biopsie ancienne. Néanmoins ces différentes anomalies peuvent, avec l'expérience, être très rapidement éliminées. La console informatique de ce système permet une auto-évaluation et un auto-apprentissage. En effet, chaque anomalie observée par l'opérateur peut être stockée sur le disque dur et classée en trois catégories : image normale, image douteuse ou image traduisant la présence de néoplasie. Ceci permet de revoir les images avec les résultats histologiques. Ce système s'est beaucoup développé au Canada et aux Etats-Unis. En France, il n'existe que trois machines opérationnelles.

Ä Le système Xillis a pour avantage d'avoir montré le chemin, l'image est de bonne qualité, par contre un certain nombre de défaut de jeunesse peuvent être notés : système volumineux encombrant peu pratique, coût d'achat élevé, coût d'entretien élevé, console laser fragile.

Ä Récemment est apparu sur le marché un deuxième système basé sur le même principe fabriqué par la société Storz (Allemagne). La source de lumière est là une lampe au Xénon qui est filtrée dans le bleu. La caméra branchée sur l'endoscope est de faible volume. L'opérateur peut très facilement basculer de lumière bleue en lumière blanche grâce à un interrupteur posé sur cette caméra, celui-ci donc permet de filtrer ou non la lumière issue de la source. L'aspect sur l'écran est quasiment identique, l'auto-fluorescence est de bonne qualité, le coût d'achat est nettement plus bas et le coût d'entretien aussi. Le volume est aussi un argument intéressant pour une salle d'endoscopie. L'endoscope possède un filtre incorporé. Le principe est exactement le même. Pour l'instant en France, il n'existe que deux systèmes utilisables.

Ä D'autre part les japonais ont créé un système équivalent au système Storz fabriqué par la société Asahi Pentax. Ce système n'est pas encore très connu en Europe. Il semble avoir certains avantages du système Storz de par son volume. Par contre sa caméra est relativement lourde et son coût est élevé.

L'intérêt croissant des fabricants pour les systèmes à fluorescence traduit la préoccupation des pneumologues. Cela permet de découvrir des lésions non ou peu visibles à l'oeil nu. Cela permet aussi d'améliorer les performances d'endoscopie en lumière blanche. Cet examen peut être proposé pour le dépistage des sujets dits à haut risque et surtout pour les bilans pré-opératoires et la surveillance des malades traités. L'endoscopie est allongée d'environ 10 mn chez un opérateur entrainé. Il n'existe pour l'instant pas de grande cohorte de patients étudiés sur un plan du dépistage. De multiples études ont été faites pour démontrer la fiabilité du système et l'augmentation de la sensibilité de l'examen endoscopique. Il semble logique de penser que dans les années qui viennent toute endoscopie bronchique devra être couplée à une étude de l'auto-fluorescence du tissu bronchique.