​Doctorante : Mélissa Vincent

RÉSUMÉ

Les maladies neurodégénératives sont caractérisées par des altérations de la microstructure cellulaire (hypertrophie astrocytaire, atrophie neuronale) ainsi que du métabolisme cérébral. Le signal RMN pondéré en diffusion reflète l’environnement exploré localement à l’échelle microscopique par un ensemble de molécules, constituant ainsi un outil de mesure non-invasif de la microstructure cérébrale. L’imagerie de diffusion de l’eau s’est donc imposée comme une approche prometteuse pour mieux comprendre et diagnostiquer les pathologies neurodégénératives. En outre, des mesures de spectroscopie pondérée en diffusion pourraient aider à clarifier la distribution au sein des différents types cellulaires de métabolites impliqués dans le métabolisme cérébral, tels que le lactate. Dans le contexte de l’hypothèse de la navette astrocyte-neurone, cette information est en effet cruciale afin d’éclaircir le rôle métabolique de ces molécules en conditions saine et pathologique. Cependant, l’analyse des données de diffusion de l’eau en termes de microstructure, ou bien des données de diffusion du lactate en termes de distribution cellulaire, suppose d’une part la connaissance précise des propriétés de diffusion au sein des différents compartiments tissulaires, en particulier les compartiments intracellulaires (ICS) et extracellulaire (ECS), et d’autre part que ces propriétés soient suffisamment différentes entre ces compartiments, afin de les discriminer. 

Par exemple, la diffusion est-elle plus rapide dans l’ECS ou l’ICS ? La diffusion dans l’ECS est-elle libre ou bien est-on au contraire sensible à des phénomènes de restriction et de tortuosité ?       

Le but de ce travail de thèse est de répondre en partie à ces questions. Dans un premier temps, nous étudions la sensibilité de la spectroscopie RMN à double encodage en diffusion (DDE) aux différents aspects de la microstructure cellulaire, montrant ainsi que le « signal » DDE des métabolites endogènes purement intracellulaire reflète non seulement la diffusion dans des prolongements cellulaires fibreux, mais aussi vraisemblablement la présence d’embranchements de ces prolongements cellulaires. Dans un second temps, nous caractérisons les propriétés de diffusion du sucrose, un marqueur exogène injecté dans l’ECS, grâce à des outils de spectroscopie RMN pondérée en diffusion permettant de collecter des informations complémentaires telles que le coefficient de diffusion apparent, la tortuosité, la restriction et l’anisotropie microscopique. Les mesures DDE se révèlent particulièrement à même de discriminer l’ECS et l’ICS. Enfin, nous explorons le potentiel d’une approche originale utilisant le transfert de saturation par échange chimique (CEST) afin de filtrer la contribution de l’ICS lors des mesures de diffusion. Pour conclure, nous évoquons comment des expériences de 13C hyperpolarisé pourraient permettre d’affiner la connaissance des propriétés de diffusion du lactate dans les différents compartiments.  

Dir. Julien Valette

Soutenance à 14h