Comment les chercheurs réussissent à démêler un dédale vasculaire

Le fœtus qui se trouve dans l’utérus est entièrement dépendant du lien sanguin avec la mère. La découverte d’irrégularités dans le flux qui traverse le placenta pourrait donc être cruciale pour détecter une souffrance fœtale, mais à l’heure actuelle, aucune méthode fiable n’est disponible pour faire un contrôle suivi de ce flux ou détecter d’autres signes de détresse à ses stades précoces.

On peut utiliser l'imagerie par résonance magnétique (IRM) sans danger pendant la grossesse, mais les méthodes d’IRM actuellement disponibles ne sont pas appropriées. Les problèmes comprennent les mouvements du fœtus ou la respiration de la mère, la structure variée du tissu placentaire et le dédale de vaisseaux sanguins enchevêtrés, maternels et fœtaux.

Dans une nouvelle recherche sur des souris menée avec des méthodes avancées d’IRM, des chercheurs de l'Institut Weizmann ont récemment montré de manière détaillée sans précédent la dynamique du flux de liquides dans le placenta. Cet exploit est d'autant plus impressionnant que le placenta d’une souris est environ de la taille d’une petite pièce de monnaie. Comme l’ont récemment publié les Proceedings of the National Academy of Sciences USA (PNAS), les chercheurs ont réussi à identifier trois types différents de structures remplies de liquide : les vaisseaux sanguins maternels, qui contiennent les deux tiers du flux sanguin du placenta ; les vaisseaux fœtaux, qui contiennent environ un quart du flux ; et les cellules dérivées des embryons qui infiltrent le système vasculaire de la mère. Celles-ci contiennent le reste du flux, et c’est là que se fait l’échange de fluides entre la mère et le fœtus. Les chercheurs ont aussi trouvé que dans les vaisseaux maternels le sang s’écoule par diffusion, tandis que dans les vaisseaux fœtaux, le flux, alors stimulé par le pompage du cœur du fœtus en croissance, est beaucoup plus rapide. Dans les cellules qui ont infiltré le système vasculaire de la mère, la dynamique du flux suit un modèle intermédiaire, entraîné à la fois par diffusion et par pompage.

Deux méthodes sophistiquées d’IRM ont été combinées pour permettre cette recherche : l’une est adaptée aux besoins de l’observation de la diffusion, et l’autre est orientée vers l’identification de structures avec l’aide d’un produit de contraste. Ces deux méthodes on pu être appliquées avec succès en grande partie grâce à une nouvelle méthode de scannage, le codage spatiotemporel (SPEN), qui est une technique de l'Institut Weizmann. Du fait que cette technique est ultrarapide et qu’elle permet de coder séparément des signaux venant de matériaux différents comme l’air ou la graisse, elle permet aux chercheurs de maîtriser les perturbations créées par le mouvement et la variabilité du tissu placentaire.

Si cette approche combinée était développée de façon plus approfondie pour être utilisée chez l’humain de manière fiable et sans danger, elle serait très prometteuse, car c’est un moyen non invasif pour détecter une souffrance fœtale causée par des perturbations de la circulation placentaire. Elle peut être particulièrement utile lorsqu’il faut rapidement décider si l’on doit provoquer un accouchement, comme par exemple dans le cas d’une complication de grossesse, comme une pré-éclampsie.

Cette recherche a été un effort conjoint de deux laboratoires, l’un dirigé par la professeure Michal Neeman du département de Régulation biologique, et l’autre dirigé par le professeur Lucio Frydman du département de Physique chimique. La recherche a été menée par la doctorante Reut Avni du laboratoire de Neeman, le doctorant Eddy Solomon, du laboratoire de Frydman, et avec eux Ron Hadas et le docteur Tal Raz, du département de Régulation biologique, et le docteur Peter Bendel, du service de Soutien à la recherche chimique, en collaboration avec le professeur Joel Richard Garbow, de l’université Washington de Saint- Louis.

 

 

La recherche de la professeure Michal Neeman est financée par : Henry Chanoch Krenter Institute for Biomedical Imaging and Genomics, qu’elle dirige ; Clore Center for Biological Physics, qu’elle dirige ; Kirk Center for Childhood Cancer and Immunological Disorders, qu’elle dirige ; Leona M. and Harry B. Helmsley Charitable Trust ; Carolito Stiftung ; la Fondation Adelis ; Andrew Adelson (Canada) ; US-Israel Binational Science Foundation ; et Seventh Framework European Research Council Advanced Grant. La professeure Neeman est titulaire de la Helen and Morris Mauerberger Professorial Chair in Biological Sciences.