Structure et micro-hydrodynamique des réseaux micro- vasculaires cérébraux normaux et tumoraux – micro-réseaux

Ce projet a pour but de développer de nouvelles techniques d'analyses quantitatives de la micro-circulation cérébrale en vue de la caractérisation et la comparaison des caractéristiques statistiques des micro-réseaux vasculaires normaux et tumoraux. Cette comparaison quantitative et statistique sur des données tridimensionnelles est à notre connaissance nouvelle. Nous souhaitons appliquer ces techniques pour comparer la structure micro-vasculaires de tumeurs irradiés par rayons X par une nouvelle méthode utilisant la lumière synchrotron. Nous souhaitons de plus développer des modélisations qui devraient permettre une meilleure compréhension des écoulements vasculaires dans les tissus cérébraux normaux ou pathologiques. Nos travaux antérieurs ont montré que l'imagerie tri-dimentionnelle haute résolution par tomographie synchrotron permet la caractérisation complète du réseau vasculaire sur des gros volumes (plusieurs dizaines de millimètres cubes) et jusqu'à l'échelle des plus petits capillaries (quelques microns). Nous souhaitons, à partir de ce savoir-faire, développer les concepts, les outils et les méthodes d'analyse de la structure et du transport dans ces réseaux trés complexes. Cet objectif pluri-disciplinaire nécessite le travail en commun de chercheurs de différentes spécialités : physiciens-mécaniciens des milieux poreux, physiciens de l'imagerie synchrotron, statisticiens, biologiste, et spécialistes du traitement d'image. Notre approche, se veut expérimentale et empirique, fondée sur l'analyse de tissus cérébraux du primate (singe Marmouset), du rat ou de la souris. Elle nécessite le développement d'outils d'analyse divers associés aux différentes étapes du travail: préparation des tissus biologiques (agents de contrastes, controle marquage), traitement des images 3D (binarisation, segmentation), analyse statistique des réseaux vasculaire, analyse et modélisation des écoulements dans ces réseaux. Les résultats attendus sont une meilleure connaissance quantitative et statistique des réseaux micro-vasculaires cérébraux, encore peu connus aujourd'hui. Ainsi, les bases micro-anatomiques de la notion de territoire vasculaire restent encore flous. Cette notion est pourtant capitale pour une meilleure prévision de l'impact d'accidents vasculaires cérébraux de même que pour une meilleure interprétation de l'imagerie cérébrales des ischémies. De plus, nos travaux tenteront de mieux cerner les spécificités des réseaux vasculaires normaux et pathologiques. Nous souhaitons pour cela comparer les réseaux de tissues sains et de tissus tumoraux à partir de gliomes implantés chez le rat et la souris. Ces analyses devraient permettre d'éclairer la notion de normalisation du réseau vasculaire tumoral qui reste encore à définir sur le plan micro-circulatoire et qui pourrait être importante pour la mise en place de stratégies thérapeutiques. Ceci sera particulièrement abordé dans le cadre de la radiothérapie des tumeurs cérébrales par micro-faiseaux Rayons X synchrotrons dans le cadre de ce projet. Nous souhaitons enfin modéliser les écoulements à l'intérieur de ces micro-réseaux vasculaires pour mieux comprendre les éventuels couplages hydrodynamiques entre les artérioles des colones corticales et le recouvrement entre territoires vasculaires qui se produisent au travers de réseau capillaire. Ces connaissances et ces outils d'analyse devraient permettre une meilleure compréhension des modèles compartimentaux utilisés dans la littérature pour la description macroscopique des micro-réseaux vasculaires.