Mesure des tumeurs de la tête et du cou de souris par analyse automatisée d'images CBCT

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 12033 (2023) Citer cet article

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Détails des métriques

Les expériences sur les animaux sont souvent utilisées pour déterminer les effets de médicaments et d’autres conditions biologiques sur la progression du cancer, mais le manque de précision et de reproductibilité des méthodes établies de mesure des tumeurs rend les résultats peu fiables. Dans les modèles murins orthotopiques de cancer de la tête et du cou, les volumes tumoraux approximés à partir de mesures au pied à coulisse sont classiquement utilisés pour comparer les groupes, mais les défis géométriques rendent la procédure imprécise. Pour résoudre ce problème, nous avons développé un logiciel permettant de mieux mesurer ces tumeurs par analyse automatisée des tomodensitométries à faisceau conique (CBCT). Cela permet des analyses de la forme de la tumeur et de la dynamique de croissance qui seraient autrement trop imprécises pour fournir des informations biologiques. En surveillant la croissance tumorale à l’aide d’un compas et d’imagerie en parallèle, nous constatons que les mesures au compas des petites tumeurs sont faiblement corrélées au volume réel de la tumeur et sont très sensibles aux biais de l’expérimentateur. La méthode présentée offre une fenêtre unique sur les sources d’erreur dans un aspect fondamental de la recherche préclinique sur le cancer de la tête et du cou et un outil précieux pour les atténuer.

Malgré les progrès dans l'utilisation des organoïdes1 et des technologies d'organes sur puce2, les systèmes in vitro ne parviennent pas à reproduire les aspects cruciaux des tumeurs réelles, qui contiennent un large éventail de cellules stromales, interagissent avec un système immunitaire systémique et peuvent métastaser vers des organes distants. . Les modèles murins de cancer surmontent ces limitations et permettent des expériences contrôlées comparant des groupes d'animaux presque identiques avec des manipulations pharmacologiques et génétiques pour tester des hypothèses biologiques précises. Ils sont donc d’une immense valeur pour montrer que quelque chose affecte la croissance tumorale ou pour déterminer pourquoi dans un contexte où l’effet peut être directement vérifié.

Malheureusement, les méthodes utilisées pour mesurer les tumeurs chez la souris sont souvent inexactes, longues et sujettes à diverses formes de biais. Le volume d'une tumeur palpable de l'extérieur est normalement approximé à l'aide de la formule suivante (ou similaire) à partir des distances mesurées avec un pied à coulisse :

où dlong et dshort sont respectivement la plus longue et la plus courte de deux mesures à peu près orthogonales. Les détails de la procédure de mesure, y compris la manière dont les étriers sont serrés, contribuent probablement à des erreurs aléatoires et à des incohérences entre les mesureurs. La mesure dans laquelle l’équation. (1) La surestimation ou la sous-estimation du volume dépend bien entendu également de la forme de la tumeur. Ceci est particulièrement pertinent dans le cancer de la tête et du cou (HNC), où les tumeurs peuvent se développer de manière exophytique ou endophytique à travers les foramens et envahir les ganglions lymphatiques adjacents.

La croissance de tumeurs qui ne sont pas palpables de l’extérieur, telles que les tumeurs du poumon3 ou les tumeurs cérébrales4, peut plutôt être suivie à l’aide de modalités d’imagerie médicale, notamment la tomodensitométrie (TDM)5, l’imagerie par résonance magnétique (IRM)6 et l’échographie. Bien que cela puisse fournir des informations utiles, l’applicabilité de la mesure des tumeurs basée sur l’image à la surveillance en série de plusieurs animaux est limitée par les longs temps d’acquisition et d’analyse des images. Il a déjà été rapporté que la mesure au pied à coulisse est moins précise que la mesure basée sur l'image des mêmes tumeurs7,8. L’imagerie par bioluminescence (BLI) est également remarquable dans ce contexte en tant que méthode permettant de comparer la croissance de tumeurs correctement marquées, même si elle souffre d’un certain nombre de problèmes techniques9,10 et n’est généralement pas utilisée pour estimer le volume tumoral11.

Les mesures du volume de la tumeur au moyen d'un pied à coulisse et d'une analyse manuelle d'images, simplement grâce à la participation directe d'humains, permettent également d'injecter, consciemment ou inconsciemment, des biais dans les résultats. Malgré les preuves de tels effets expérimentaux et l’importance de l’enregistrement aveugle des données12,13, il ne s’agit pas d’une pratique courante dans ce contexte et représente un avantage important de l’automatisation de la quantification du volume tumoral.