Investigateur principal: J.C. Aurégan

Investigateurs: M. Bensidhoum, T. Hoc, M. Bachy

La matrice organique de la grande majorité des tissus du corps humain est constituée de différents types de collagène, et en particulier de collagène de type I, qui représente 90% de la matrice du tissu osseux, 85% de la matrice dentinaire et entre 60 à 80% des collagènes du derme de la peau. Sa structuration sous forme de fibres lui confère des propriétés mécaniques importantes. De plus, cette structuration joue un rôle essentiel dans le processus de minéralisation, en permettant la formation des cristaux d’hydroxyapatite grâce à l’existence de sites de nucléation localisés au niveau de zones particulières de ces fibres.

On observe que la modification de la production ou de la qualité du collagène modifie fortement les propriétés mécaniques du tissu. On peut citer i/ les pathologies du collagène comme l’ostéogenèse imparfaite, encore appelée « maladie des os de verres », qui rend les os très fragiles; ii/ le vieillissement, qui diminue la résistance mécanique du tissu osseux conduisant souvent à une fracture; iii/ ou encore la détérioration du collagène dans le vieillissement cutané intrinsèque qui est bien connu en dermatologie et peut être mis en lien avec le relief de la peau (rides) obtenu grâce à la technique des patchs cutanés (Sampson, Nature 1961). Dès 2005, Shuster (Shuster, Med Hypotheses 2005) suggère que les altérations quantitatives et qualitatives du collagène liées au vieillissement intrinsèque se feraient à la même vitesse au niveau osseux et cutané. Nous avons fait l’hypothèse que le relief de la peau pourrait être un outil de diagnostic clinique comme marqueur de la qualité du tissu osseux (Brevet WO/2019/149393). C’est dans ce contexte que s’inscrit notre projet, articulé autour de trois axes:

1/ L’intelligence artificielle au service du diagnostic clinique

Le développement d’une segmentation de type « watershed » des images de patchs cutanés obtenues par smartphone permet de trouver instantanément une caractérisation du relief de la peau. Cette avancée permet une analyse non invasive et fiable du patient dans un environnement clinique. Dans ce contexte, une approche deep learning appliquée à la fois sur le traitement d’images et les métadonnées du patient (âge, sexe, poids) devrait permettre d’obtenir un outil de classification précis et fiable de la dégradation du collagène.

Photos acquises par Smartphone de peaux de deux personnes âgées suivies d'une segmentation en couleur montrant la détérioration intrinsèque du collagène liée à chaque individu

2/ Diagnostic de l’ostéogenèse imparfaite

En absence d’antécédent familial, le diagnostic d’ostéogenèse imparfaite peut être difficile car il repose alors sur un faisceau d’arguments cliniques et paracliniques. Si le diagnostic est évoqué lors de fractures répétées chez l’enfant, une suspicion de maltraitance peut être suspectée, entraînant une situation délicate et très difficile pour toutes les personnes impliquées ; l’objectif étant toujours d’apporter les meilleurs soins et de protéger l’enfant. Depuis plusieurs années, notre équipe travaille sur l’ostéogenèse imparfaite et en particulier sur les propriétés biomécaniques du tissu osseux et dentaire (en collaboration avec Pr C. Chaussain). Notre objectif est de mettre en œuvre une étude clinique à visée diagnostique pour analyser la topographie de la peau des patients atteints par cette pathologie du collagène en lien avec les propriétés mécaniques de ces tissus minéralisés.

3/ Diagnostic de la fracture controlatérale du col de fémur

La fracture controlatérale du col du fémur touche les personnes très âgées et entraîne un risque de mortalité augmenté de 50% chez ces patients. Si le lien entre le relief de la peau et la détérioration du collagène est bien mis en évidence entre différentes classes d’âges (20-40 ans, 40-60 ans, 60 ans et plus), ce lien n’a jamais vraiment été étudié dans cette classe d’âge du patient très âgé. Dans la perspective de l’utilisation du patch cutané comme outil diagnostic, notre projet consiste en l’analyse des corrélations entre le relief de la peau, le ratio collagène/élastine du derme, ainsi que les propriétés mécaniques des tissus osseux chez les personnes âgées.

Publications illustrant le projet

Aurégan, J.-C., Frison, A., Bégué, T., Hannouche, D., Bosser, C., Bensidhoum, M., Hoc, T. Contra-lateral hip fracture in the elderly: are decreased body mass index and skin thickness predictive factors? (2017) International Orthopaedics, 41 (2), pp. 247-252. Lien vers la publication .

Aurégan, J.-C., Bosser, C., Bensidhoum, M., Bégué, T., Hoc, T. Correlation between skin and bone parameters in women with postmenopausal osteoporosis: A systematic review (2018) EFORT Open Reviews, 3 (8), pp. 449-460. Lien vers la publication .

Collaborateurs