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En France, la sclérose en plaques (SEP) représente la 2ème cause de handicap chez le jeune adulte jeune. Elle se caractérise par une atteinte de la substance blanche (myéline) du système nerveux central menant à une démyélinisation progressive des axones et une accumulation du handicap. Le développement de méthodes d’imagerie quantitatives et spécifiques de la myéline est un enjeu majeur pour l’évaluation de nouveaux traitements.
L’équipe BIORAN du CRNL a récemment utilisé un modèle simple de démyélinisation pour évaluer des radiotraceurs [1]. Ce modèle est obtenu par une injection stéréotaxique intra-cérébrale de lysophosphatidylcholine (LPC) produisant une démyélinisation i) focale (un seul faisceau de matière blanche atteint), ii) unilatérale (injection contrôle dans l’autre hémisphère cérébral), et iii) transitoire (spontanément remyélinisante après 1 à 2 mois). Il s’agit donc d’un modèle animal particulièrement adapté à la mise au point de biomarqueurs d’imagerie.
La myéline est une substance constituée de couches de lipides alternant avec des couches de protides (membrane lipoprotéique) et présente du point de vue de la physique de la RMN des constantes de relaxation T2 très courtes. Ces caractéristiques rendent difficile la mesure spécifique de cette substance par IRM. L’équipe RMN et Optique de CREATIS, a développé de nouvelles approches fondées sur la théorie du contrôle optimal permettant d’imager les composés aux T2 courts selon un contraste en hypersignal [2]. Du point de vue spectroscopique, ces longues molécules et composés aux T2 courts participent au signal des « macromolécules » dans les signaux de spectroscopie acquis à temps d’écho courts [3] et peuvent également faire l’objet d’acquisition dite d’édition des macromolécules, selon une excitation par inversion récupération (méthode de type «metabolite nulling»).
L’objectif de ce stage est d’évaluer conjointement l’imagerie de préparation de l’aimantation par contrôle optimal et la spectroscopie des macromolécules à très haut champ magnétique (11.7T) dans ce modèle de démyélinisation focale. Il est prévu d’utiliser un cadre théorique simplifié pour la génération rapide de champs RF B1 par contrôle optimal. Cette méthode décompose l’excitation radio fréquence selon une succession optimisée d’impulsions de type block pulse et de délais. Elle a été appliquée avec succès in vivo à 4.7T par l’équipe RMN et optique sur le cerveau de rat [3]. L’usage de très hauts champs permet d’accroître le rapport signal sur bruit mais les constantes de relaxation T1, T2 et T2* à 11.7T seront à prendre en considération. Des voxels de spectroscopie des macromolécules seront acquis dans des zones saines et démyélinisées afin de caractériser en spectroscopie RMN le signal correspondant.
Attendus
- Participation à la préparation des animaux et chirurgie (injection stéréotaxique)
- Acquisition et analyse en IRM (7T CERMEP et 11.7T INSA) :
- Mise en place du protocole d’acquisition et paramétrage des séquences pour
- imagerie par contrôle optimal et la spectroscopie des macromolécules
- validation in vitro et in vivo des séquences
- analyses des spectres et des images obtenues
- Confrontation des données d’imagerie aux marquages histologiques
Bibliographie
[1] Zhang M., Hugon G., Bouillot C., Bolbos R., Langlois J.-B., Billard T., Bonnefoi F., Li B., Zimmer L., Chauveau F. (2019) Evaluation of Myelin Radiotracers in the Lysolecithin Rat Model of Focal Demyelination: Beware of Pitfalls! Contrast Media Mol Imaging, 2019, 9294586.
[2] Van Reeth, E., Ratiney, H., Tse Ve Koon, K., Tesch, M., Grenier, D., Beuf, O., ... & Sugny, D. (2019). A simplified framework to optimize MRI contrast preparation. Magnetic Resonance in Medicine, 81(1), 424-438.
[3] Koob, M., Viola, A., Le Fur, Y., Viout, P., Ratiney, H., Confort-Gouny, S., Girard, N. (2016). Creatine, glutamine plus glutamate, and macromolecules are decreased in the central white matter of premature neonates around term. PloS ONE, 11(8), e0160990.