Des chercheurs ont formé un modèle d’apprentissage en profondeur pour l’analyse d’images histologiques d’échantillons chirurgicaux. Cette IA a réussi a classé avec précision les patients avec la maladie de Crohn.
Une IA prédit la maladie de Crohn
Via l’évaluation des images histologiques, cette IA a prédit avec précision si la maladie de Crohn se reproduira après une chirurgie.
L’outil d’IA a révélé des différences dans les cellules adipeuses en comparant les patients avec et sans récidive de la maladie. L’IA a également découvert des différences dans l’étendue de l’infiltration des mastocytes dans la sous-séreuse ou paroi externe de l’intestin.
On estime le taux à 10 ans de récidive symptomatique postopératoire de la maladie de Crohn à 40 %. Actuellement, aucun système de notation n’existe pour prédire une récidive.
« La plupart des analyses d’images histopathologiques utilisant l’IA dans le passé ciblaient les tumeurs malignes », ont expliqué les chercheurs principaux Takahiro Matsui et Eiichi Morii, de l’École supérieure de médecine de l’Université d’Osaka au Japon.
« Nous voulions obtenir des informations utiles pour une plus grande variété de maladies en analysant des images d’histopathologie via l’IA. »
« Nous avons étudié la maladie de Crohn, dans laquelle la récidive postopératoire est un problème clinique. »
Étude
68 patients avec la maladie de Crohn ayant subi une résection intestinale entre janvier 2007 et juillet 2018 ont participé à l’étude. Les chercheurs les ont classés en deux groupes selon la présence ou l’absence de récidive postopératoire dans les deux ans suivant la chirurgie.
Ils ont ensuite créé deux sous-groupes à partir de chaque groupe. Un sous-groupe a servi à la formation de l’IA et l’autre à la validation. Pour la formation de l’IA, on a recadré des images de diapositives entières d’échantillons chirurgicaux. Ces images ont ensuite été étiquetées pour la présence ou l’absence de récidive post-chirurgicale. Enfin, EfficientNet-b5, un modèle d’IA pour la classification des images, s’est ensuite chargé du traitement de ces images.
Le modèle a classé les images non étiquetées en fonction de la présence ou de l’absence d’apparition de la maladie.
Ensuite, on a généré des cartes thermiques prédictives pour identifier les zones et les caractéristiques histologiques. À partir de ces clichés, l’IA pourrait prédire la récurrence avec une grande précision. Les images comprenaient toutes les couches de la paroi intestinale. Le modèle a donné des prédictions correctes dans la couche de tissu adipeux sous-séreuse. Dans d’autres domaines, tels que les couches muqueuses et musculaires propres, le modèle était moins précis. Les prédictions les plus précises provenaient des ensembles de données de test des groupes de non-récurrence et de récurrence. Enfin, les meilleurs résultats prédictifs contenaient tous du tissu adipeux.
Hypothèses sur la maladie de Crohn
Les chercheurs ont émis l’hypothèse que les morphologies des cellules adipeuses sous-séreuses différaient entre les groupes de récidive et de non-récurrence. Celles du groupe récidive avaient une taille de cellule plus petite. Elles avaient en outre un aplatissement plus élevé. Enfin, elles avaient des valeurs de distance cellule centre à centre plus petites que celles du groupe non récidive.
Ces caractéristiques, définies comme le « rétrécissement des adipocytes », sont des caractéristiques histologiques importantes en relation avec la récidive de la maladie de Crohn.
Selon les enquêteurs, les différences de morphologie des adipocytes entre les deux groupes se doivent à un certain degré ou type d’état inflammatoire dans les tissus. Le groupe de récidive avait un nombre plus élevé de mastocytes infiltrant le tissu adipeux sous-séreux. Cela indique que les cellules ont un rapport à la récidive de la maladie de Crohn et au phénomène de « rétrécissement des adipocytes ».
Ces découvertes établissent un lien entre la récidive postopératoire de la maladie de Crohn et l’histologie des cellules adipeuses sous-séreuses et l’infiltration des mastocytes. D’autre part, cette étude permet une stratification par pronostic des patients atteints de la maladie de Crohn postopératoire. Plusieurs médicaments permettent déjà de prévenir la récidive de la maladie de Crohn. Une stratification appropriée permettrait un traitement plus intensif et efficace des patients à haut risque.