Etude de l’architecture de la fibrose hépatique par analyse fractale

Etude de l’architecture de la Etude de l’architecture de la fibrose hépatique par fibrose hépatique par

analyse fractaleanalyse fractale

Laboratoire HIFIH, UPRES EA 3859, Laboratoire HIFIH, UPRES EA 3859, EMI EMI INSERM 0335-LHEA,INSERM 0335-LHEA, IFR 132, UDAIFR 132, UDA

Service d’hépato-gastroentérologie, CHU, Service d’hépato-gastroentérologie, CHU, AngersAngers

CHU ANGERS

3-dimensional 3-dimensional reconstruction reconstruction

of hepatic of hepatic bridging fibrosis bridging fibrosis

in chronic hepatitis Cin chronic hepatitis C

Fibrose hépatique chez le rat

Moal F, Chappard D, Wang J, Vuillemin E, Michalak-Provost S, Rousselet MC, et al. Fractal dimension can distinguish models and pharmacologic changes in liver fibrosis in rats. Hepatology 2002;36:840-849.

Matériel et Méthodes • Animaux. • 32 rats sham ou avec fibrose hépatique par

ligature section du cholédoque (CBS) ou administration de CCl4.

• Prélèvements hépatiques des 3 lobes colorés au rouge picrosirius.

• Méthodes.• Mesure en insu 2 fois par le même observateur ou

par 2 observateurs différents. • Dimension fractale de Kolmogorov par la méthode

des « box counting »

Figure 1. Image en gamme de gris d'un foie de cirrhose CCl4 coloré au rouge sirius F3B,

grossissement x100.

Figure 2. Image binarisée après seuillage de la fibrose.

Figure 3. Image de la mesure de la dimension fractale avec superposition

de boite de côté = 4 pixels.

Figure 4. Image de la mesure de la dimension fractale avec superposition

de boite de côté = 14 pixels.

Résultats

• Reproductibilité :

• corrélation intra classe (ric)

• Concordance intra-observateur : ric = 0,91, p < 0,0001

• Concordance inter observateurs : ric = 0,88, p < 0,001.

Corrélations

• Dk était corrélé avec :• l’aire de fibrose : r = 0,77, p < 0,0001• l'hydroxyproline hépatique : r = 0,67,

p < 0,001• le hyaluronate sérique : r = 0,46, p <

0,05 • la pression portale : r = 0,58, p <

0,001

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

Sham CBS CCl4

p<0,001

p<0,01

p<0,0001

Figure 5. Dimension fractaleFigure 5. Dimension fractale

0

2

4

6

8

10

12

14

Sham CBS CCl4

p < 0,01

p < 0,001

Figure 6. Aire de fibrose (%)Figure 6. Aire de fibrose (%)

Etude de l’architecture de la Etude de l’architecture de la fibrose hépatique humaine fibrose hépatique humaine

par analyse fractalepar analyse fractale

Isabelle Valo, Sophie Michalak, Isabelle Valo, Sophie Michalak, Daniel Chappard, Jean-Paul Saint-Daniel Chappard, Jean-Paul Saint-André, Paul Calès. Angers, France.André, Paul Calès. Angers, France.

CHU ANGERS

MéthodesMéthodes

• 96 biopsies de foie issues de 74 patients 96 biopsies de foie issues de 74 patients ayant une hépatopathie induite par l’alcool ayant une hépatopathie induite par l’alcool (n=49) ou par le virus de l’hépatite C (n=49) ou par le virus de l’hépatite C (n=47). (n=47).

• La fibrose évaluée par le score semi-La fibrose évaluée par le score semi-quantitatif de Metavir (Michalak, J Pathol quantitatif de Metavir (Michalak, J Pathol 2003). 2003).

• 3 mesures à 6 mois d’intervalle par 3 mesures à 6 mois d’intervalle par analyse d’image de l’aire de fibrose (ADF) analyse d’image de l’aire de fibrose (ADF) et de la DF par la méthode dite des et de la DF par la méthode dite des "boites" de Kolmogorov par le même "boites" de Kolmogorov par le même observateur. observateur.

Mesure de la DFMesure de la DF

0 0.5 1 1.5

2

4

Log 10 ( )

Log 10 ()

2

“Box-counting” method: graph of log{N} against log{}.

Faisabilité de la mesureFaisabilité de la mesure

• DF : DF : • Alcool : 1,179 Alcool : 1,179 0,245 0,245 • Virus : 0,989 Virus : 0,989 0,165 0,165 ..

ReproductibilitéReproductibilité• Les 3 séries de mesures de l'ADF (p=0,35) et de la Les 3 séries de mesures de l'ADF (p=0,35) et de la

DF (p=0,63) n’étaient pas significativement DF (p=0,63) n’étaient pas significativement différentes. différentes.

• Le coefficient de corrélation intraclasse était de 0,89 Le coefficient de corrélation intraclasse était de 0,89 (p<10-4) pour l'ADF et de 0,75 (p<10-4) pour la DF. (p<10-4) pour l'ADF et de 0,75 (p<10-4) pour la DF.

Measurement

3rd2nd1st

Are

a of

fib

rosi

s (%

, m

ean

+/-

1 S

D)

20

10

0

Measurement

3rd2nd1st

Fra

ctal

dim

ensi

on (

mea

n +

/- 1

SD

)

1,4

1,3

1,2

1,1

1,0

,9

,8

Relation entre DF et les autres Relation entre DF et les autres caractéristiques de la fibrosecaractéristiques de la fibrose

Corrélations aux autres Corrélations aux autres variables de fibrosevariables de fibrose

• La DF était corrélée à La DF était corrélée à • l'ADF (rl'ADF (rpp=0,89, p<10=0,89, p<10-4-4), ), • au score Metavir (rau score Metavir (rpp=0,74, p<10=0,74, p<10-4-4) et ) et • à la plupart des marqueurs sanguins à la plupart des marqueurs sanguins

de fibrose :de fibrose :– Hyaluronate (Hyaluronate (rrpp = 0,73), = 0,73), – TP TP ((rrpp = 0,71),= 0,71), – PIIIP, ApoA1, PIIIP, ApoA1, TGF TGF 1, A2M1, A2M

Comparaison à une référenceComparaison à une référence

• En analyse en régression linéaire En analyse en régression linéaire généralegénérale avec pour variable dépendante un panel avec pour variable dépendante un panel de 5 marqueurs sériques comme de 5 marqueurs sériques comme référence de la fibrose hépatique référence de la fibrose hépatique indépendante de l’examen indépendante de l’examen histopathologique, histopathologique,

• le score F avait la valeur la plus le score F avait la valeur la plus informative (p=0,006) informative (p=0,006)

• suivi de l'ADF moyenne (p=0,03) suivi de l'ADF moyenne (p=0,03) • alors que la DF n'avait pas de valeur alors que la DF n'avait pas de valeur

significative indépendante (p=0,92). significative indépendante (p=0,92).

Relation entre DF et les autres Relation entre DF et les autres caractéristiques de caractéristiques de

l’hépatopathiel’hépatopathie

Relation avec la causeRelation avec la cause

Cause

VirusAlcohol

Fra

ctal

dim

ensi

on (

mea

n +

/- 1

SD

)

1,5

1,4

1,3

1,2

1,1

1,0

,9

,8

,7

Metavir F stage

43210

Are

a of

fib

rosi

s (%

, m

ean

+/-

1 S

D)

30

20

10

0

Cause

Alcohol

Virus

Metavir F stage

43210

Fra

ctal

dim

ensi

on (

mea

n +

/- 1

SD

)

1,6

1,4

1,2

1,0

,8

,6

Cause

Alcohol

Virus

Cause

VirusAlcohol

Are

a of

fib

rosi

s (%

, m

ean

+/-

1S

D)

30

20

10

0

Relation avec l’HTPRelation avec l’HTP

• Relation entre VO et aire de fibrose Relation entre VO et aire de fibrose (p = 0,05) ou DF (p = 0,27) chez F4.(p = 0,05) ou DF (p = 0,27) chez F4.

Esophageal varices

PresentAbsent

Are

a of

fib

rosi

s (%

, m

ean

+/-

1 S

D)

30

20

10

0

Esophageal varices

PresentAbsent

Fra

ctal

dim

ensi

on (

mea

n +

/- 1

SD

)

1,6

1,5

1,4

1,3

1,2

1,1

1,0

Relation avec la fonction hépatiqueRelation avec la fonction hépatique

• ADF et DF corrélées ADF et DF corrélées avec sérum albumine avec sérum albumine (r(rpp = 0,66, p = 0,66, p 10 10-4-4). ).

• Prédiction de Prédiction de l'albumine sérique : l'albumine sérique : DF (RDF (R22

aa=0,436, p<10=0,436, p<10-4-4), ),

ADF (p=0,17), ADF (p=0,17), F (p=0,95). F (p=0,95).

Fractal dimension

1,61,41,21,0,8,6

Ser

um a

lbum

in (

g/dl

)

70

60

50

40

30

20

F stage

4

3

2

1

0

Vitesse de la DFVitesse de la DF

• Estimée chez 73 %, (mesurée chez 6)Estimée chez 73 %, (mesurée chez 6)• Médiane de vitesse de progression Médiane de vitesse de progression

annuelle : annuelle : – Metavir F : 0,10 (0,09) F,Metavir F : 0,10 (0,09) F,– ADF : 0,82 (1,2) %,ADF : 0,82 (1,2) %,– FD : 0,058 (0,042).FD : 0,058 (0,042).

• Pas de différence selon la causePas de différence selon la cause

Treatment

YesNo

Var

iatio

n (m

ean

+/-

1 S

D)

2,0

1,5

1,0

,5

0,0

-,5

-1,0

AOF

FD

F

Effet de traitements anti-fibrosantEffet de traitements anti-fibrosant

• 16 pts16 pts• Variation (%) du Variation (%) du

score Metavir F (F) (p=0,76), score Metavir F (F) (p=0,76), aire de fibrose (AOF) (p=0,009) et aire de fibrose (AOF) (p=0,009) et dimension fractale (FD) (p=0,02) dimension fractale (FD) (p=0,02) en fonction du traitement antifibrosant.en fonction du traitement antifibrosant.

p=0,76

p=0,009

p=0,02

Prédiction de la DFPrédiction de la DF

Observed FD

1,61,41,21,0,8,6

Pre

dict

ed F

D

1,6

1,4

1,2

1,0

,8

,6

Cause

Virus

Alcohol

r = 0.81p < 10-4

Scores SNIFF disponibles prochainement sur le site www.biols.frScores SNIFF disponibles prochainement sur le site www.biols.fr

ConclusionsConclusions• La fibrose hépatique entraîne une altération La fibrose hépatique entraîne une altération

précoce de l’architecture du foie avant que la précoce de l’architecture du foie avant que la quantité de fibrose n’augmente quantité de fibrose n’augmente significativement. significativement.

• La dimension fractale (et l’ADF) est nettement La dimension fractale (et l’ADF) est nettement plus sensible que le score Métavir pour détecter plus sensible que le score Métavir pour détecter des variations de fibrose.des variations de fibrose.

• La dimension fractale est donc un nouvel outil La dimension fractale est donc un nouvel outil objectif d’évaluation de l’architecture de la objectif d’évaluation de l’architecture de la fibrose hépatique chez l’homme. fibrose hépatique chez l’homme.