La NASA soigne aussi les terriens

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Un dispositif pour diagnostiquer et traiter les fractures osseuses

Le combat contre les affections osseuses qui touchent des millions d’américains va recevoir le soutien d’un dispositif à ultrasons développé par des chercheurs en médecine spatiale, pour l’imagerie des tissus durs comme les os. La technologie, encore en phase de développement, permettra un diagnostic précoce des troubles osseux comme l’ostéoporose et stimulera l’accélération de la guérison des fractures. En effet, en mission dans l’espace, les astronautes subissent une perte de masse osseuse et une diminution de la qualité des os, comme les personnes âgées. Cela augmente le risque de fractures.

Le Dr. Qin, chef de l’équipe "Smart Medical Systems and Technology" au National Space Biomedical Research Institute (NSBRI), a mis au point un dispositif de scanner appelé SCAN (Scanning Confocal Acoustic Navigation). Il utilise une technique d’ultrasons non invasive et non destructrice pour sonder la qualité osseuse. Cet équipement permettra d’identifier les zones fragiles, de poser un diagnostic et de stimuler la guérison. "La technologie par ultrason peut détecter la densité minérale osseuse, estimer la qualité osseuse, comme la dureté, et prédire le risque de fracture", selon le Dr Qin qui est également directeur du laboratoire de recherche en bioingénierie orthopédique à l’Université d’Etat de New York à Stony Brook. "Evaluer la qualité des os, la résistance et la structure est essentiel car le risque de fracture est probablement lié à la qualité osseuse plus qu’à sa densité", ajoute-t-il.

Sur Terre, les outils standards d’évaluation de la qualité osseuse utilisent des rayons X. Or, dans l’espace, les astronautes sont déjà continuellement exposés à de hauts niveaux de radiations car ils ne sont pas protégés par le champ magnétique et l’atmosphère terrestres. Les machines utilisant des rayons X sont donc déconseillées pour les astronautes. Le SCAN qui utilise des ultrasons, est donc l’outil idéal pour le diagnostic précoce d’autant plus qu’il permet d’évaluer un plus grand nombre de paramètres (qualité, résistance, et structure osseuse). Pour ce qui concerne l’accélération de la guérison des fractures, les ultrasons précédemment utilisés n’étaient pas efficaces à cause de leur manque de précision au niveau du site de fracture. L’approche de Qin est différente : sa technologie visualisant précisément le site de fracture, et envoyant directement des ultrasons dans la zone de fracture, pour stimuler la guérison en stimulant la régénération osseuse.

L’objectif est de développer un dispositif mobile, facile à utiliser et bon marché. Une fois au point, cette technologie d’imagerie nouvelle sera un instrument idéal pour les professionnels de santé, qui observent un vieillissement de la population et en particulier pour les zones rurales où l’accès aux équipements est limité.

Ce projet fait partie d’un ensemble de projets développés au sein du NSBRI, dans le cadre de nouveaux systèmes médicaux intégrés pour la santé dans l’espace. Les autres domaines de recherche concernent notamment la chirurgie dans l’espace et les systèmes de suivi de la santé.

Un outil pour détecter précocement la cataracte

La cataracte, qui est la première cause de cécité dans le monde, pourra bientôt être détectée précocement grâce à un dispositif développé pour le programme spatial. Des chercheurs du National Eye Institute (NEI), (un des instituts des NIH), ont développé, en collaboration avec la NASA, un test non invasif de mesure d’une protéine liée à la formation de la cataracte, l’alpha cristalline. "Lors d’une mission de trois ans vers Mars, les astronautes seront exposés aux radiations spatiales qui causent des cataractes et d’autres problèmes", explique le Dr Ansari, scientifique au Centre de Recherche John H. Glenn et co-auteur de l’étude. "En absence de mesures adéquates, cela pose un problème pour la NASA. Cette technologie pourrait aider à comprendre les mécanismes intervenant dans la formation de la cataracte, et développer des moyens de limiter et prévenir les risques pour les astronautes".

De nombreuses protéines sont impliquées dans la formation de la cataracte. Par contre, seule la cristalline alpha est une molécule anti-cataracte, qui se lie aux protéines dénaturées, empêche leur accumulation en les gardant en solution et maintient ainsi la transparence du cristallin. La quantité de cristalline alpha disponible est limitée. Sa diminution dans le cristallin, favorisée par l’expositions aux radiations, le diabète, le tabac, peut entraîner l’apparition de cataracte. "Le dispositif peut détecter les lésions précoces des protéines du cristallin, prévenir précocement la formation de la cataracte et de la cécité", explique le Dr Manuel Datiles III, du NEI.

Cet équipement est constitué d’un rayon laser qui utilise une technique de dispersion dynamique de la lumière appelée "dynamic light scaterring" (DLS). Il permet de détecter la diminution du taux d’alpha cristalline, qui est corrélée avec l’augmentation de l’opacité du cristallin. Lors d’un essai clinique du NEI entrepris en collaboration avec la NASA, 380 yeux ont été étudiés sur une population de patients âgés de 7 à 86 ans. Le taux d’alpha cristalline a été mesuré par le dispositif laser, et les résultats publiés dans les Archives de l’Ophtamologie en décembre 2008 montrent que lorsque l’opacité augmente, l’alpha cristalline diminue. Le taux d’alpha cristalline diminue lorsque l’âge augmente, même si le cristallin est toujours transparent. Ces changements liés à l’âge, et liés à la cataracte, ne seraient pas détectés par les outils d’imagerie disponibles actuellement.

En pratique, s’il est possible de détecter de façon précoce les changements protéiques avant que la cataracte se développe, des mesures préventives peuvent être mises en place chez les individus pour réduire le risque d’apparition de la maladie, en diminuant leur exposition au soleil, arrêtant de fumer et contrôlant leur diabète. La technique DLS pourra donc aider les spécialistes de la vision à effectuer le suivi à long terme des modifications du cristallin liées à l’âge, le diabète, le tabac, la chirurgie par laser, le traitement du glaucome. Elle pourrait également aider au diagnostic précoce de la maladie d’Alzheimer dans laquelle une protéine anormale peut être trouvée dans le cristallin.

Le National Space Biomedical Research Institute (NSBRI), financé par la NASA (National Aeronautics and Space Administration) est un consortium d’institutions qui étudie les risques de santé liés aux voyages de longue durée dans l’espace. Les projets sont répartis sur plus de 60 institutions aux Etas-Unis. Le National Eye Institute (NEI), composant des NIH, est la première agence du governement federal américain dans la recherch sur la vision qui conduit des traitements pour sauver la vue, et joue un role clef dans la réduction des troubles de la vision et de la cécité. Le Centre de Recherche John H. Glenn, est l’unique centre de la NASA dédié au développement de technologies et de recherches de pointe destinées aux missions de la NASA pour l’exploration de l’espace, la découverte scientifique et l’aéronautique du futur. Il travaille en partenariat avec le gouvernement, les industries, les universités.

Source :


- "SCAN : Delivering bone disorder diagnosis, fracture healing" - NSBRI News - Brad Thomas -18/02/2009 - http://www.nsbri.org/NewsPublicOut/Release.epl?r=118
- "From Outer Space to the Eye Clinic : New Cataract Early Detection Technique" - NIH News - Katherine K. Martin - 08/01/2009 - http://www.nih.gov/news/health/jan2009/nei-08.htm

Pour en savoir plus, contacts :


- Site du "National Space Biomedical Research Institute" : http://www.nsbri.org/
- Site du programme de recherche "Smart Medical Systems and Technology" au NSBRI - http://www.nsbri.org/Research/SmartTech.html
- Site du "National Eye Institute" : http://www.nei.nih.gov
- Site du "Centre de Recherche John H. Glenn" (NASA) : http://www.nasa.gov/centers/glenn/home/index.html
Code brève
ADIT : 58129

Rédacteur :

Alexandre Touvat (deputy-sdv.mst@ambafrance-us.org)

Voir en ligne : http://www.bulletins-electroniques….