DU CÔTÉ DES THÉRAPIES
Nouveaux agents d’imagerie
Les agents d’imagerie jouent un rôle majeur en imagerie moléculaire (TEP et TEMP) puisque la précision du diagnostic et du suivi thérapeutique dépendent de leur choix. Tout comme pour un médicament, le développement d’un nouveau radiopharmaceutique demande plusieurs années avant sa commercialisation. Par exemple, des agents ciblant les protéines s’accumulant de manière anormale dans le cerveau de patients atteints de la maladie d’Alzheimer sont aujourd’hui en phase avancée de développement.
Des chercheurs ont également conçu des vecteurs nanométriques furtifs pour le ciblage et la délimitation visuelle de tumeurs. Les micelles sont des assemblages sphériques amphiphiles dont le cœur peut servir de réservoir pour un agent thérapeutique ou d’imagerie. Leur surface est conçue pour leurrer le système immunitaire et éviter leur destruction. Ainsi, elles peuvent s’accumuler autour de la masse tumorale via les vaisseaux poreux qui irriguent la tumeur, permettant d’en visualiser la taille et la forme. Ce résultat pourrait trouver son utilité dans la chirurgie assistée par imagerie, rendant possible l’ablation des tumeurs tout en préservant les tissus sains.
DEFINITIONS
AMPHIPHILE : solvant permettant de mélanger dans la même solution des molécules hydrophiles et des molécules hydrophobes pour les faire réagir ensemble.
STRIATUM : structure nerveuse située sous le cortex, impliquée notamment dans le contrôle des mouvements.
ANTIGÈNE : macromolécule naturelle ou synthétique qui, reconnue par des anticorps ou des cellules du système immunitaire, est capable de déclencher une réponse immunitaire.
HERCEPTINE : anticorps monoclonal.
Maquette de l’aimant 11,7 T. du projet ISEULT
© A. Gonin/CEA
Superposition d'images anatomiques (IRM en gris) et fonctionnelles (TEP en couleurs). © P. Stroppa/CEA
DEFINITION
PHÉNOTYPE : ensemble des caractères observables d’un individu.
Bureaux en open-space à NeuroSpin. © A. Gonin/CEA
De nouveaux agents permettent d’envisager de traiter de manière ciblée les foyers tumoraux et de vérifier, simultanément par imagerie, qu’ils atteignent leur cible. C’est l’approche théranostique qui allie la thérapie au diagnostic. Dans ce cas, le suivi peut se faire par imagerie moléculaire grâce à l’intégration d’un élément traceur tel un isotope radioactif ou une sonde fluorescente.
Évaluation des candidats médicaments
L’utilisation de l’imagerie
in vivo, très tôt dans le processus d’évaluation des candidats médicaments, accélère le développement des molécules thérapeutiques. Ces études sont menées chez le petit animal de laboratoire, le rongeur principalement. On peut ainsi vérifier que le candidat médicament atteint sa cible plus efficacement que lorsqu’on ne disposait que d’imagerie post-mortem. Dès les premières phases,
la tomographie par émission de positons (TEP) permet de visualiser la distribution du médicament dans le corps entier et d’en suivre la dynamique temporelle.
Nouvelles thérapies
L’imagerie pour la validation des thérapies géniques
Les symptômes de la maladie de Parkinson sont liés à une insuffisance de dopamine (dont le précurseur est la L-Dopa). En 2014, une quinzaine de patients a participé à un essai de thérapie génique : des "gènes correcteurs", qui produisent des enzymes qui permettent la synthèse de la dopamine à partir de L-Dopa, ont été introduits dans les neurones du striatum des patients. Six mois et plus après l’intervention, la TEP a mis en évidence une reprise de la production de dopamine. Si la thérapie génique n’empêche pas la maladie de progresser, elle permet néanmoins de ralentir son évolution et d'atténuer l'incidence des effets secondaires du traitement médicamenteux.
L’immunothérapie
L’immunothérapie utilise des anticorps qui visent à empêcher la prolifération cellulaire. Comme les cellules tumorales sont peu antigéniques, l’immunothérapie des cancers n’est jamais le traitement dominant, mais peut aider à éradiquer les tumeurs. Pour les dépister, les patients passent des TEP dont le radiopharmaceutique est un analogue de l’herceptine. Puis, l’administration de cette molécule sous sa forme thérapeutique, associée à la chimiothérapie, permet une réduction plus importante de la tumeur. Ces traitements, appliqués notamment dans certains cas de cancer du sein, sont suivis par TEP, fournissant des images moléculaires de haute sensibilité et résolution.
Caméra microTEP et microTDM pour l'imagerie du petit animal, dédiée aux études précliniques. © P. Stroppa/CEA
DU CÔTÉ DES TECHNOLOGIES
Imagerie microscopique in vivo 11,7 T
Dans le cadre du projet baptisé Iseult, le centre NeuroSpin accueillera, en 2017, un aimant à 11,7 T de 132 tonnes, 5 mètres de diamètre et de long. De par sa qualité d’image unique et son champ magnétique intense, le scanner IRM basé sur cet aimant donnera aux scientifiques la possibilité de visualiser à une résolution inégalée la structure et le fonctionnement du cerveau sain ou malade chez l’Homme et de dévoiler l’organisation du code neural, une première mondiale !
Multimodalité d’imageries
Les techniques d’imagerie réalisées in vivo donnent accès à des informations différentes. Les combiner offre un aperçu plus détaillé et plus précis de l’organe et de son fonctionnement. C’est la stratégie adoptée par les systèmes couplant TEP et imagerie par rayons X. Puisqu’il n’y a qu’un seul lit d’examen, ils permettent facilement la mise en correspondance des différentes images. Dans certains cas, il est même possible d’acquérir les images simultanément ; non seulement la mise en correspondance spatiale est simplifiée mais les phénomènes physio-pathologiques sont explorés en même temps.
Depuis peu, des systèmes multimodaux couplant TEP et IRM ont vu le jour. Le SHFJ est équipé d’un tel système depuis mi-2015, c’est le troisième en France.
Imagerie moléculaire
L'imagerie moléculaire s’appuie sur l’association de différentes techniques ; elle permet de visualiser in vivo le fonctionnement cellulaire et les processus moléculaires (vitaux ou non, intra ou intercellulaires…).
De nouveaux tomographes optiques permettront de suivre en temps réel la distribution de médicaments marqués par fluorescence et guidés par des nanoparticules vers l’organe ciblé. Ils permettront aussi la détection précoce, et de plus en plus précise, de tumeurs cancéreuses, à un stade indécelable via les méthodes classiques, ainsi que le guidage des biopsies et de certains gestes chirurgicaux.
UN RÉSEAU D’IMAGERIE EN NEUROSCIENCES
Le centre d’acquisition et de traitement d’images pour la maladie d’Alzheimer (CATI) a été créé par les chercheurs de NeuroSpin et plusieurs équipes de l’hôpital de la Pitié-Salpêtrière à Paris. Une cinquantaine d’imageurs IRM et TEP, installée sur le territoire, alimente cette plateforme consacrée aux études de neuro-imagerie. L’objectif est de faire émerger des biomarqueurs spécifiques de démences et de toutes maladies cérébrales. Une quinzaine d’études françaises sont en cours, dont le suivi d’une cohorte de 2 300 patients, ainsi qu’un essai thérapeutique international.
TRAITEMENT DES DONNÉES ET ANALYSE DES IMAGES - BIG DATA
Le monde est entré dans l’ère des big data et la recherche aussi bien que la prise en charge des patients n’échappent pas à l’explosion du volume des données, de leur multiplicité et leur complexité. En imagerie médicale, elles sont souvent multimodales. Par ailleurs, pour mieux expliciter le lien entre profil génétique et phénotype, la recherche recourt désormais à de grandes cohortes.
Ces données d'imagerie, complémentaires de la génétique, comprennent des phénotypes riches issus de l'imagerie IRM (structurale, fonctionnelle ou de diffusion) et des mesures moléculaires à haut débit (génotypage, expression des gènes). L'objectif est d'étudier le rôle de la génétique et celui des perturbations environnementales dans la variabilité des phénotypes, les effets comportementaux ou médicaux. Avec, à plus long terme, la production de biomarqueurs originaux, la proposition et l'étude de nouvelles thérapies. Les méthodes d'intégration de données d'imagerie génétique trouvent des applications en neurosciences, psychiatrie, pour l'étude des maladies neurodégénératives ou encore l’oncologie.
Robot de stockage des données générées par les s upercalculateurs, celles du projet France Genomique notamment, au Très grand centre de calcul du CEA, exploité par les équipes du CEA DAM Ile-de-France. © P. Stroppa/CEA