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Historique et Contexte de l’étude
Si l'espérance de vie humaine n'a cessé d'augmenter au cours des derniers siècles grâce à l'amélioration des soins médicaux, ce n'est plus le cas aujourd'hui. Notre mode de vie occidental moderne a entravé ces progrès en favorisant une épidémie de maladies métaboliques et inflammatoires chroniques dont le surpoids et l'obésité ne sont que la partie visible de l'iceberg. Cela nous oblige à la recherche de stratégies thérapeutiques permettant d'améliorer la qualité de vie des populations.
La pratique régulière d’une activité physique et d’exercices structurés, une alimentation équilibrée apporte de nombreux bienfaits pour la santé humaine. Les progrès récents en matière de spectroscopie par résonance magnétique (MRS) et d’imagerie spectroscopique par résonance magnétique (MRSI) ont amélioré notre capacité à quantifier de manière non invasive toute une série de métabolites impliqués dans le métabolisme énergétique. Dans ce contexte, CREATIS a développé des méthodes quantitatives basées sur la MRS in vivo, pour la mesure du métabolisme phosphoré durant un exercice physique dans l’IRM, et pour évaluer par ailleurs la teneur en lipides (Ratiney2008, ISBI), et cartographier spatialement la distribution relative des lipides intra- et extra-myocellulaire (AIMLI, Naegel et al. Chemical & Biomedical Imaging 2026) .
L’IRM recherche du CHU de Saint-Etienne (CHUSE) est équipée d’une chaine multi-noyau et d’antennes radiofréquences uniques capable d’acquérir des données MRS 31P/1H sur le muscle (antenne de surface RAPID Biomedical), le cœur et le foie (en cours de fabrication) et le cerveau. Des séquences prototypes de MRS avec transfert d’aimantation (Magnetization Transfert ou MT-MRS) ont été développées dans le cadre d’une collaboration entre CREATIS et SIEMENS, qui reste à optimiser et à valider pour la mesure des taux métaboliques d'ATP par organe.
Dans le cadre de l’étude GENESIS (Evaluation par imagerie de l’intervention nutritionnelle sur le jeûne long thérapeutique), CREATIS a montré que le jeûne (intermittent et de long terme) et les régimes de restriction calorique couplé à une activité physique adaptée, s'avèrent être des approches très prometteuses pour induire et maintenir la vie en bonne santé. Nos 1ers résultats sur l'impact du jeune de longue durée sur le muscle squelettique sont désormais disponibles au grand public dans une publication scientifique acceptée: https://lnkd.in/dRcnA2P3. Cette publication a également été citée dans le très visualisé documentaire diffusé récemment sur ARTE: « Le jeûne, enquête sur un phénomène » : https://lnkd.in/dS4ESj9g.
Objectifs du stage
Après un état des lieux et une prise en main des outils d’imagerie avancés de spectroscopie et de post-traitement des données de spectroscopie existantes, le stagiaire testera diverses optimisations et les validera par simulations et par des acquisitions in-vitro. Une second partie du stage pourra être également d’évaluer une implémentation de ces solutions in-vivo, avec les différentes antennes radiofréquences disponibles sur le site et jamais implémentées encore aujourd’hui sur des imageurs cliniques, lors d’ acquisitions in-vivo sur volontaires. Le travail pourra tirer profit également des études cliniques en cours de réalisation cohortes (ANIMATION), pour tester la sensibilité de la méthode et estimations quantitatives pour répondre à une question clinique (analyses statistiques etc). Le stagiaire participera à cette évaluation, qui pourra déboucher sur une thèse, si cette promesse se confirme dans le cadre du stage.
Le stagiaire sera amené à renforcer sa connaissance en physique de l’IRM et de la MRS, en traitement d’image, sur la physiologie et le métabolisme de nos organes principaux, qui lui permettront de candidater à la thèse Doctorat industriel (CIFRE) - CREATIS/SIEMENS. SIEMENS Healthcare, en tant que développeur de système d’imagerie et de spectroscopie par IRM, a de haute exigence quant aux connaissances nécessaires dans son domaine, pour le recrutement des ingénieurs recrutés en Doctorat.
En résumé, les étapes du projet et la méthodologie à intégrer sont :
1- Etat des lieux et une prise en main des outils d’imagerie avancés et de post-traitement des données de spectroscopie.
2- Simulations et validation de la méthode MT-MRS quantitatives pertinentes in-vitro.
3- Mise en œuvre en partenariat avec Siemens et Rapid Biomedical, essais in-vivo.
4- Rédaction d’un rapport clair sur la performance de la méthode MT-MRS pour l’évaluation de la balance énergétique, description/comparaison quantitatives des méthodes entre elles.
5- (Optionnel et pouvant être entrepris lors de la 1ere année de thèse) : Conception d’un dispositif et étude de solution de contrôle qualité pour MRS quantitative.
Les résultats attendus (logiciels, prototype expérimental, résultats préliminaires, ....) :
Résultats soutenant un rapport clair sur la performance de la méthode MT-MRS pour l’évaluation de la balance énergétique. Ces résultats pourront être valorisés dans une publication méthodologique lors de la 1ère année de thèse.
Possibilité de thèse (Doctorat industriel (CIFRE) - CREATIS/SIEMENS):
La conduite à bien de ce travail peut conduire à une valorisation scientifique et une poursuite en thèse pourra être envisagée. Une thèse industrielle avec Siemens pourrait en effet poursuivre le stage de master, avec des développements du côté de l'acquisition motivés par les résultats obtenus pendant le master.
Compétences et qualités requises :
Maitrise d’outils de programmation (python, C++, Matlab), une connaissance de l’IRM et de la MRS est un plus, travail dans un milieu interdisciplinaire, autonomie, dynamisme, bon niveau en anglais.
Cadre du travail:
Le stage de 5 à 6 mois sera effectué au laboratoire CREATIS sur le site de Lyon, avec des déplacements mensuels ou bi-hebdomadaire sur le site du CHU de Saint-Etienne). L’étudiant travaillera dans un environnement multi-disciplinaire, en interaction direct à la foi avec les médecins (qui garantissent l’applicabilité des méthodes développées auprès des patients pour le soin et la prévention) et les physiciens (qui conduiront les développements méthodologiques). La gratification sera celle en vigueur et prévue par al Loi.
Le travail sera encadré à la fois par les chercheurs de CREATIS, en étroite collaboration avec l’équipe clinique du CHU de Saint-Etienne:
• Magalie Viallon, PhD, HDR, physicienne en Imagerie par Résonance Magnétique, notamment dans les domaines de l’imagerie cardiaque, multi-noyau et multi-modale, ayant connaissance détaillée des systèmes d’imagerie IRM impliqués dans ce projet. Elle sera aussi le porteur du projet de thèse pour avoir travaillé 5 ans au sein de Siemens HealthCare.
• Helène Ratiney, PhD, HDR, Directrice de Recherche CNRS, notamment dans les domaines de la spectroscopie et imagerie quantitaitve appliquée à différents organes (cerveau, foie, muscle, tissus adipeux). Elle s’intéresse au développement de nouvelles techniques quantitatives couplant nouveau schéma d’acquisition et analyse et modélisation des données RMN.
• Pierre Croisille, PUPH en radiologie, Chef de Pole de l’imagerie au CHUSE, responsable du projet transversale IDM4 : Imagerie des Dommages Musculaires et myocardiques de CREATIS et directeur adjoint de CREATIS.
Contacts , nom et rôle des autres personnes éventuellement impliquées:
Physique de la RMN : Hélène RATINEY (CREATIS), Magalie VIALLON (CREATIS) : magalie.viallon@creatis.insa-lyon.fr
Medecin Radiologue : Pierre CROISILLE (CREATIS, CHU de Saint-Etienne), Bogdan GALUSCA (TAPE, CHU de Saint-Etienne) : pierre.croisille@creatis.insa-lyon.fr
Veuillez envoyer un CV et une lettre de candidature, dans laquelle vous détaillerez les expériences antérieures pertinentes.
Références bibliographiques
[1] Elia. Nutrition Research Reviews.1991, 4, 3-31. The inter-organ flux of substractes in fed and fasted man, as indicated by arterio-venous balance studies.
[2] Befroy et al., 2012, p. 2670. 31P-MT-MRS Measurements of In Vivo Metabolism.
[3] Liu et al. 2017. Vol 7, N#6, 707-716. Assessing tissue metabolism by P-1 MRS and MRI: a methodology review.
[4] Sleigh et al. 2016. J. Appl. Physiol. 120:649-656. 31P magnetization transfer measurements of Pi¡ATP flux in exercising human muscle.