Description

Le projet vise à amorcer la structuration d'une communauté européenne académique et industrielle en IRM moléculaire de pré-polarisation pour mieux comprendre les systèmes vivants, améliorer le diagnostic, le pronostic et le traitement de certaines maladies. La cartographie de l'activité d'une enzyme spécifique dans une lésion pour en évaluer la gravité ou pour suivre l'efficacité d'un traitement est l'objectif principal du le projet Primo Gaia. L'originalité de la méthode provient de l'utilisation du phénomène de pré-polarisation (dynamique, magnétique) pour la génération du signal et du contraste des images. A contre courant des développements actuels qui privilégient l'augmentation de l'intensité des aimants, nous projetons d'acquérir les images dans un champ magnétique très faible (<10 mT) et idéalement dans le champ magnétique terrestre (46 µT ) qui présente l'avantage d'être homogène, disponible et gratuit. Une expérience de RMN se déroule en trois étapes successives : 1) la polarisation de l'échantillon dans le champ magnétique, 2) l’excitation par application d'une onde électromagnétique et 3) la relaxation pendant laquelle on enregistre le signal. Dans les imageurs cliniques, les trois étapes sont réalisées dans un même aimant intense. Il est i admis que la qualité des images anatomiques est meilleure quand on utilise des champs magnétiques intenses par augmentation du rapport signal sur bruit. Pour l'imagerie de l'activité enzymatique, nous proposons de séparer l'étape de polarisation de celle de lecture du signal ( champ terrestre). La polarisation pourra être faite par l'application transitoire d'un champ magnétique intense et/ou par utilisation du phénomène de polarisation dynamique nucléaire. Ce phénomène fait appel à des agents de contraste radicalaires stables possédant un électron célibataire. En irradiant ce radical à la fréquence de résonance de l'électron, on réalise un transfert d'énergie du moment magnétique de l'électron vers celui du proton. On observe alors une augmentation très importante du signal RMN du proton. Une preuve de concept a été réalisée avec succès au Centre de Résonance Magnétique des Systèmes Biologiques à Bordeaux (CRMSB) dans un champ magnétique de 0,2T, en utilisant des radicaux de type nitroxide développés par l'ICR de Marseille. Le transfert d'énergie requiert alors une irradiation de l'électron à la fréquence de 5,4 GHz. Une cavité hyperfréquence à été construite pour générer cette onde. Le signal du proton a été multiplié par 50 000% in vitro et par 10 000% dans une souris vivante. Pour cartographier spécifiquement une activité enzymatique, les chercheurs du CRMSB ont inventé un mécanisme original de commutation du contraste en présence de l'activité ciblée. Ce mécanisme a fait l'objet d'un dépôt de brevet PCT et de la rédaction de publications. Pour la première fois, la cartographie de l'élastase pancréatique dans l'intestin d'une souris vivante a pu être réalisée sans échauffement de la température corporelle (<1°C). Les nitroxides utilisés n'ont par ailleurs par révélé de toxicité sur les expériences réalisées pendant plusieurs mois. Pour limiter le dépôt d'énergie et permettre l'exploration de tissus profonds, il est nécessaire de transférer cette expérience dans un champ très faible. L'impact du projet est très important. Sur le plan fondamental, il sera pour la première fois potentiellement possible d'accéder à une véritable enzymologie in vivo pour comprendre les équilibres complexes entre activation et inhibition enzymatique. Les radiologues et les cliniciens bénéficieront d'un outil de choix pour ajuster au mieux les traitements aux modulations métaboliques des patients. La méthode permettra aussi à l'industrie pharmaceutique de vérifier précocement l'efficacité d'une molécule et de suivre ses étapes de métabolisation. L'utilisation d'un champ magnétique faible permettra diffusion du projet à de nouveaux environnements (humanitaire, militaire).

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