PROJET MEKANOS

Ce projet est porté par les Hospices Civiles de Lyon et l’INSERM

CONTEXTE & OBJECTIFS

La fracture pathologique est une complication majeure des métastases osseuses. Elle est responsable de douleurs sévères, de perte de mobilité (os longs), de compression médullaire et de déformation (vertèbres). A l’impotence fonctionnelle s’associe l’interruption du traitement oncologique et les complications de décubitus. L’évaluation et la prévention du risque fracturaire est un enjeu majeur de la prise en charge et des RCP-OOS (Oncologie Osseuse Secondaire). Le projet MEKANOS vise à modéliser le risque fracturaire d’une lésion osseuse de façon personnalisée à partir du scanner quantitatif (qCT) de routine.

MEKANOS est un projet translationnel qui s’appuie sur les compétences multidisciplinaires du Centre Expert des Métastases Osseuses des Hospices Civils de Lyon (CEMOS) notamment orthopédiques (Dr Chaudier, Pr Barrey), scannographiques (Pr Pialat) et rhumato-cancérologiques (Pr Confavreux), de l’expertise en modèles animaux, en biomécanique et en simulation numérique (analyse en éléments finis-FEA) de l’INSERM U1033 (Dr Follet) et de l’IFSTTAR – Université Gustave Eiffel (Dr Mitton).

« La simulation numérique permettra d’obtenir une évaluation non invasive de la résistance mécanique globale du segment osseux tumoral et de le comparer à une pièce osseuse saine équivalente (diminution relative en pourcent pour chaque individu).

• L’identification des principaux paramètres prédictifs de cette résistance mécanique pour mieux guider la décision médicale sur les scanners de routine.
• La détermination du risque fracturaire des lésions osseuses tumorales sera un bénéfice majeur pour la prise en charge oncologique globale et l’amélioration de la qualité de vie des patients. »

Pr. Cyrille CONFAVREUX
Hôpitaux Hospices Civils de Lyon

RÉSULTATS

Des avancées majeures ont été accomplies dans les différents axes du projet MEKANOS, fondamentales et clinique. Sur le versant fondamental, un modèle murin de métastase osseuse a été développé, permettant de tester in vivo la résistance mécanique de l’os tumoral et de développer le modèle numérique. De plus, des tests de résistance mécanique ont été réalisés sur des vertèbres et des fémurs ex vivo, avec des lésions induites artificiellement, afin de tester le modèle numérique. Enfin, un axe « intelligence artificielle » est en cours de développement, avec comme objectif la segmentation automatique des métastases osseuses.

Sur le versant clinique, l’étude MEKANOS est désormais ouverte dans 7 centres investigateurs : Hôpital Lyon Sud et Hôpital Edouard Herriot des Hospices Civils de Lyon, Hôpital Cochin, AP-HP, Institut Jean Perrin, Clermont-Ferrand, CHU de St Etienne, CHU d’Angers, CHU de Poitiers.

Au total, 36 patients ont été inclus, et 79 localisations osseuses ont été retenues pour l’étude (40 vertèbres, 15 fémurs et 24 os sains controlatéraux). Les images issues de ces premiers scanners sont en cours d’analyse afin de valider les modalités d’analyse FEA.

Un amendement au protocole nous a permis d’intégrer dans l’étude clinique l’analyse biomécanique du tissu tumoral. Au total, nous avons inclus dans l’étude ancillaire 21 patients supplémentaires, pour lesquels nous avons pu collecter des pièces chirurgicales de cancer du sein (N = 6), cancer du rein (N = 7), cancer de la thyroïde (N = 3) et métastases osseuses (N = 5). Les propriétés biomécaniques des tissus tumoraux sont en cours d’analyse et seront intégrées dans le modèle de simulation numérique.

PERSPECTIVES

L’étude MEKANOS va se poursuivre avec l’ouverture d’autres centres investigateurs. Ceci permettra d’accroitre le nombre d’images de vertèbres et d’extrémités supérieures du fémur ostéolytique pour alimenter le modèle d’analyse FEA.

Au laboratoire, les tests biomécaniques sur des blocs vertébraux lombaires ex vivo avec défauts se poursuivent, tout comme les premières analyses tissulaires viscoélastiques humaines dans le but de les intégrer à terme dans la simulation numérique.

Le projet MEKANOS fédère les équipes partenaires autour d’une prise en charge personnalisée optimale du risque fracturaire en synergie avec la prise en charge oncologique au service de nos patients.

PUBLICATIONS

1. [2021] GARDEGARONT M, ALLARD V, CONFAVREUX C, BERMOND F, MITTON D, FOLLET H. Variabilities in μQCT-based FEA of a tumoral bone mice model. J Biomech, doi: 10.1016/j.jbiomech.2021.110265.

2. [2020] DELPUECH B, NICOLLE S, CONFAVREUX CB, BOUAZZA L, CLEZARDIN P, MITTON D, FOLLET H. Failure prediction of tumoral bone with osteolytic lesion in mice. Developments and Novel Approaches in Biomechanics and Metamaterials. doi:10.1007/978-3-030-50464-9_2.

3. [2020] RIGLET L, CONFAVREUX C, CHAUDIER P, PIALAT J-B, BERMOND F, GARDEGARONT M, FOLLET H, MITTON D. Ex vivo experiments on femurs to assess metastatic bone strength. Comput Methods in Biomech Biomed Engin. doi:10.1080/10255842.2020.1815312.