Imagerie métabolique fonctionnelle par résonance magnétique – fMETAMR
Cartographie métabolique fonctionnelle de l'activation neuronale par résonance magnétique
L'objectif de fMETAMR est de développer un protocole capable de produire des cartes cérébrales de la concentration en glucose au repos et des changements de concentration en glucose induits par l'activation neuronale. La combinaisona de la technique traditionnelle d'IRM fonctionnelle, la technique BOLD, avec l'IRM CEST endogène pour détecter les changements de concentration de métabolites fondamentaux constituera un outil puissant pour l'étude de l'énergétique et du métabolisme du cerveau.
Le développement d'une méthode d'IRM pour l'imagerie métabolique fonctionnelle utilisant les propriétés d'échange chimique des métabolites du cerveau.
Dans cette nouvelle approche, nous utilisons la technique de transfert de saturation par échange chimique (CEST) afin de permettre : (i) l'imagerie des niveaux de glucose dans le cerveau au repos avec une haute résolution spatiale et (ii) l'imagerie dynamique des changements de glucose pendant l'activation neuronale, en profitant de la haute résolution temporelle de la technique. Sur la base des premiers résultats démontrant qu'il est possible de suivre les changements locaux de la concentration de glucose dans le cerveau chez les rongeurs pendant une tâche fonctionnelle, le premier objectif du présent projet est de transférer la méthode CEST-fMRI à un environnement d'IRM clinique. Le deuxième objectif est de corréler les changements de concentration locale de glucose obtenus par CEST fonctionnel avec les niveaux d'utilisation du glucose dans les cartes métaboliques cérébrales fonctionnelles par tomographie par émission de positrons au 2-[18F]-fluoro-deoxyglucose (fPET-FDG). L'objectif final est d'évaluer l'utilisation clinique du CEST et du CEST-IRM pour le diagnostic des maladies du cerveau (par exemple, la maladie d'Alzheimer). Le résultat de ce travail consistera en des protocoles d'acquisition robustes et validés ayant un fort potentiel d'utilisation clinique.
Nos protocoles d'IRM CEST et d'IRMf seront mis en œuvre sur deux scanners cliniques (3T et 7T). Ces protocoles seront utilisés pour cartographier les concentrations cérébrales en glucose au repos et les changements de concentration en glucose induits par l'activation neuronale chez des volontaires sains et des patients atteints de la maladie d'Alzheimer. Les résultats obtenus seront corroborés avec la TEP-FDG, technique couramment utilisée pour mesurer les taux de consommation de glucose en routine clinique. .
Les principales réalisations de ces 18 premiers mois sont : (1) la construction de Skully, un fantôme en forme de cerveau humain, (2) le codage d'une nouvelle séquence IRM permettant l'imagerie CEST sur le scanner Siemens 7T de NeuroSpin, (3) l'optimisation des impulsions de saturation CEST et d'autres paramètres de la séquence, (4) l'acquisition de données gluco-CEST sur Skully, et (5) le développement d'un programme pour ajuster les multi Zspectra.
Nous disposons aujourd'hui d'un protocole d'acquisition et d'un pipeline de traitement CEST efficaces, qui comprennent la conception du pTx et le traitement des données à l'aide de la correction WASSR, ce qui nous permet de planifier l'imagerie de volontaires sains dans les prochains mois.
La prochaine étape consiste à ajouter le module de saturation CEST à la séquence SPEN et à comparer les performances avec la séquence CEST-EPI actuelle sur des fantômes (Skully) et des volontaires sains. Nous testerons également la détection d'autres métabolites.
La meilleure approche sera utilisée pour l'analyse des patients atteints de la maladie d'Alzheimer.
NA
Élucider les événements métaboliques du cerveau causés par l'activité neuronale est essentiel pour le diagnostic et le traitement de nombreux troubles du cerveau et pour notre compréhension de base de la fonction cérébrale globale. Les techniques d'imagerie CEST et CESL sont deux nouveaux outils d'imagerie métabolique qui reposent respectivement sur le transfert d'aimantation par échange chimique et le verrouillage d'aimantation « spin-lock. Ces deux méthodes permettent la détection de métabolites cérébraux avec une sensibilité et une résolution plus importantes qu'avec les méthodes conventionnelles basées sur la spectroscopie. De nombreux protocoles CEST et CESL dédiés à la détection de certains métabolites ont été développés avec pour conséquence de multiples applications dans les domaines des maladies neurodégénératives, l'oncologie, l'imagerie du muscle, la physiologie et les neurosciences. Nous proposons ici une nouvelle méthode d'imagerie fonctionnelle et métabolique basée sur la combinaison des approches CEST/CESL avec des techniques d'imagerie rapide. L'implémentation sur des imageurs cliniques permettra par exemple d'obtenir des cartographies de l'activation métabolique du glucose pendant des tâches cognitives chez des patients Alzheimer et des volontaires sains. Les résultats seront comparés aux estimations obtenues avec d'autres modalités d'imagerie fonctionnelle telles que la tomographie par émission de positrons au 2-[18F]-fluorodéoxyglucose (FDG-TEP), ainsi qu'avec des biomarqueurs cliniques afin d'évaluer le potentiel de la méthode pour le diagnostic de la maladie d’Alzheimer. Ces travaux aboutiront à l'obtention de protocoles cliniques d'imagerie fonctionnelle CEST/CESL robustes et optimisées pour le diagnostic des maladies neurologiques et neurodégénératives. Comparée à l'imagerie TEP, l'imagerie CEST-fMRI a l'avantage d'être plus disponible, moins cher, complètement non-invasif et de présenter des résolutions temporelles et spatiales plus élevées.
Coordination du projet
Luisa CIOBANU (Département NEUROSPIN)
L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.
Partenaire
NEUROSPIN Département NEUROSPIN
Unité de Neurologie de la Mémoire et du Langage
Aide de l'ANR 378 705 euros
Début et durée du projet scientifique :
décembre 2019
- 42 Mois
