Imagerie Spectroscopique par Résonance Magnétique : de l’acquisition sur noyaux « exotiques » -P31, C13- au traitement des données médicales ; appliquée à l’exploration des muscles squelettiques et du myocarde
Recrutement: 
Recrutement en cours/passé: 
Recrutement en cours
Periode: 
2019-2020
Contact: 

Partenariat Industriel : SIEMENS HEATHCARE– encadrants académiques : Magalie VIALLON (CREATIS), Hélène Ratiney  (CREATIS) - Lieu : Saint Etienne/Lyon.

« Imagerie Spectroscopique par Résonance Magnétique : de l’acquisition sur noyaux « exotiques » -P31, C13- au traitement des données médicales ; appliquée à l’exploration des muscles squelettiques et du myocarde»

 

Contexte du Stage de Master

 

Une séquence d’imagerie spectroscopique rapide a été développée dans le cadre d’un projet de thèse pour permettre l’exploration statique et fonctionnelle du muscle squelettique. Par ailleurs le CHU de Saint-Etienne conduit actuellement plusieurs protocoles cliniques couplant l’exploration du métabolisme musculaire et la caractérisation tissulaire sur des questions autour de l’activité physique (en partenariat avec le Laboratoire Interuniversitaire de Biologie de Motricité (LIBM, PI : Guillaume Millet)  et de la nutrition (Unité TAPE : Troubles du Comportement Alimentaire, Addictions et Poids Extrèmes, PI Galusca) .

 

Objectifs du stage

 

Le projet de recherche proposé dans le cadre de cette thèse consistera à s’approprier l’état de l’art des connaissances théoriques et à traiter les données issues des divers protocoles en cours (cf détail ci dessous). Une partie du stage consistera à étudier la faisabilité de transférer la méthodologie acquise dans le projet de thèse qui se termine à l’imagerie du C13 et pour des explorations au niveau du myocarde.  Cela permettra d’appréhender la compatibilité et l’appétence du candidat pour la recherche et de préciser le contexte d’une thèse (CIFRE) qui pourrait s’ensuivre dans ce contexte, dès Septembre 2020.

 

Organisation des travaux de recherche

 

Les travaux de recherche impliquent une formation /connaissances de base des techniques utilisées dans le travail et une formation avancée aux outils de traitement des données de spectroscopie. Le travail de programmation de séquence d’imagerie spectroscopique se faisant sur la plateforme Siemens 3T du CHU de Saint-Etienne, une bonne connaissance en C++ est exigée, ainsi qu’un bon niveau de programmation sous matlab.

 

Méthodologie :

1) prise en main des séquences 31P existantes et des programmes de traitement des données

2) améléoration du pipeline de reconstruction des données (reconstruction par régularisation ou Bayésien, phasage automatique des données, quantification, génération automatique du rapport)

3) détermination de la faisablibité en C13 en abondance naturelle 

 

Profil recherché : Formation en traitement du signal et/ou physique de la RMN/IRM, matlab/python, avec un gout prononcé pour les mathématiques et de connaissance programmation C++. 

 

Les protocoles en cours au CHU Saint Etienne sont les suivants :

spectroAMI: métabolisme musculaire fonctionnel par IRM 31P dans l’arteriopathie oblitérante du MI

  • Objectif :  évaluer la mesure de la fonction mitochondriale par spectroscopie 31P, en utilisant un nouveau paradigme d’exercice s’affranchissant du facteur vasculaire (protocole MSU), chez des patients présentant une AOMI au stade d’ischémie d’effort, avant et après revascularisation.
  • 2x20 patients pre- post-chirurgie / évaluation impact statines (2 bras statine+/statine-)

 

FAT-SEP : La Fatigabilité neuromusculaire peut-elle expliquer la fatigue chronique chez les personnes atteintes de Sclérose En Plaques ?  étude monocentrique.

  • 80% des PaSEP ne font pas d’exercice en grande partie à cause de la fatigue.
  • caractériser la part neuromusculaire de la fatigue chronique rapportée par les patients atteint de sclérose en plaques. Une approche expérimentale multiparamétrique permettra de prendre en compte la dimension plurifactorielle de la fatigue chronique, en insistant particulièrement sur les différentes origines neuromusculaires possibles (neurogène centrale, périphérique ou musculaire). Une meilleure connaissance de l’étiologie de la fatigue permettra d’optimiser la prise en charge rééducative des patients et ainsi de diminuer la fatigue chronique perçue et d’améliorer leur qualité de vie.

Objectifs : Comparer la perte de force relative induite par un exercice dynamique fatigant standardisé chez des patients atteints de SEP depuis plus de 2 ans avec un score à l’échelle de cotation de handicap (EDSS) inférieur ou égal à 5, répartis en groupes de fatigue subjective élevée (HF) ou faible (LF).

                                                                                                                                  FatPostRéa: Caractérisation de la fatigue chronique chez des patients ayant séjourné en unité de réanimation : rôle de la fonction neuromusculaire.

Objectifs : Comparer la perte de force relative induite par un exercice dynamique fatigant standardisé (objectif #1) chez des patients ayant été ventilés plus de 72 h en réanimation et percevant ou non une sensation de fatigue chronique 6 mois à 5 ans après le séjour en réanimation. Un appariement des sujets en âge, sexe, niveau d’activité physique et temps depuis la sortie de réanimation sera réalisé afin de rendre l’interprétation des résultats robustes.

 

 

MIAMME : Metabolic imaging dans Anorexie Mentale et Maigreur Extreme. La compréhension de la balance énergétique est cruciale pour lutter contre les pathologies sociétales à fort impact financier telles que l’obésité ou la maigreur extrême (ME). La ME est un phénotype humain caractérisé par des indices de masse corporelle (IMC) proche de ceux trouvés pour l’anorexie nerveuse (AN) mais sans les traits psychiatriques de l’AN et sans marqueur biologique et clinique de sous nutrition, évoquant une origine génétique.  Les patients de type ME maintiennent des IMC extrêmement bas malgré une différence paradoxale entre l’apport nutritionnel et la dépense énergétique, telle que mesurée avec des méthodes classiques. Des explorations plus précises de la balance énergétique sont nécessaires dans les tissus périphériques musculaires et graisseux. Dans cette optique, la spectroscopie de résonance magnétique est une méthode exploratoire non invasive, précise et capable de mesurer sur le vivant, l’activité de phosphorylation oxidative mitochondriale au repos, mais aussi à l’effort. Ces outils SRM sont également sollicités pour la compréhension du déséquilibre trouvé inversement sur les sujets atteints d’obésité. L’étude de ces population ME est donc complémentaire de celle de la population obèse et laisse espérer une meilleure compréhension à terme des mécanismes impliqués les dérèglements de la balance énergétique.

 

Enfin et parce de nombreuses études cliniques ont montré que la perte musculaire induite par l’accident vasculaire cerebral (AVC) n’explique qu’en partie la perte d’autonomie et de motricité, les cinétiques de la perte de masse du muscle squelettique et les mécanismes moléculaires responsa bles de l’atrophie musculaire post AVC, l’étude de ces mécanismes par SRM pourrait permettre une compréhension plus fine des mécanismes impliqués et la mise en place et le monitoring de nouvelles stratégies thérapeutiques susceptibles d’améliorer la récupération motrice post AVC.

 

Contact

helene.ratiney@creatis.insa-lyon.fr

magalie.viallon@creatis.insa-lyon.fr

 

Bibliographie 

1. Merhej, D., et al., Fast multidimensional NMR spectroscopy for sparse spectra. NMR Biomed, 2014. 27(6): p. 640-55.

2. Reeves, S.J., et al. Selection of observations in signal reconstruction. in Acoustics, Speech, and Signal Processing, 1993. ICASSP-93., 1993 IEEE International Conference on. 1993.

3. Reeves, S.J., et al., Sequential algorithms for observation selection. Signal Processing, IEEE Transactions on, 1999. 47(1): p. 123-132.

4. Boesch, Chris, et al. "Role of proton MR for the study of muscle lipid metabolism." NMR in Biomedicine: An International Journal Devoted to the Development and Application of Magnetic Resonance In vivo 19.7 (2006): 968-988.5. Valkovič, Ladislav, et al. "Dynamic 31P–MRSI using spiral spectroscopic imaging can map mitochondrial capacity in muscles of the human calf during plantar flexion exercise at 7 T." NMR in Biomedicine 29.12 (2016): 1825-1834.