Développement de l'imagerie RMN par agents CEST: application à un modèle rongeur de tumeur ...

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by  Julien Flament

Développement de l’imagerie RMN par agents CEST:
application à un modèle rongeur de tumeur cérébrale
Julien Flament
To cite this version:
JulienFlament. Développementdel’imagerieRMNparagentsCEST:applicationàunmodèlerongeur
de tumeur cérébrale. Autre [cond-mat.other]. Université Paris Sud - Paris XI, 2012. Français. ￿NNT:
2012PA112094￿. ￿tel-00720031￿
HAL Id: tel-00720031
https://theses.hal.science/tel-00720031
Submitted on 23 Jul 2012
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UNIVERSITÉ PARIS-SUD 11
ÉCOLE DOCTORALE : Sciences et Technologies de l’Information des Télécommunications et
des Systèmes (STITS)
LABORATOIRE : Laboratoire d’Imagerie et de Spectroscopie RMN
(CEA/DSV/I²BM/NeuroSpin/LRMN)
DISCIPLINE : Sciences Physiques - Imagerie Médicale

THÈSE DE DOCTORAT
Soutenue le 20 juin 2012 par
Julien FLAMENT

DÉVELOPPEMENT DE L’IMAGERIE RMN PAR AGENTS
CEST : APPLICATION À UN MODÈLE RONGEUR DE
TUMEUR CÉRÉBRALE

COMPOSITION DU JURY :
RAPPORTEURS : Emmanuelle CANET-SOULAS Professeur, UCBL, Lyon
Robert MULLER Professeur, UMH, Mons
EXAMINATEURS : Brigitte GILLET PhD, UPSUD, Orsay
Marc PORT PhD, Guerbet, Aulnay-sous-Bois
DIRECTEUR DE THÈSE : Gilles BLOCH PhD, CEA, Fontenay-aux-Roses
ENCADRANT DE THÈSE : Fawzi BOUMEZBEUR PhD, CEA, Saclay
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Remerciements

Ces quatre années passées à NeuroSpin ont été pour moi une source immense
d’enrichissements scientifiques et techniques. Elles m’ont aussi et surtout permis de faire des
rencontres humaines formidables. Je tiens donc par l’intermédiaire de ces quelques lignes à
remercier l’ensemble des personnes que j’ai pu côtoyer durant cette période et qui ont largement
contribué à la réussite, je l’espère, de cette thèse.

MERCI …

... à Fawzi Boumezbeur pour son encadrement, son aide quotidienne et son soutien dans les
instants difficiles de l’imagerie CEST. Ces moments de recherche et de manipes mais aussi de
détente passés avec lui m’ont été très plaisants et particulièrement instructifs.

... à Gilles Bloch pour avoir accepté de porter la casquette de Directeur de thèse en dépit de ses
très nombreuses responsabilités.

... à Franck Lethimonnier pour son investissement dans le cadre du projet Iseult et pour ses
conseils toujours très éclairés.

... à Emmanuelle Canet-Soulas et à Robert Muller pour avoir rapporté mon travail de thèse ainsi
qu’à Brigitte Gillet et Marc Port pour leur participation à mon jury.

... à Denis Le Bihan pour son accueil au sein de NeuroSpin.

... à l’ensemble des membres du projet Iseult, et particulièrement à Julien Valette, Sébastien
Mériaux et Aurélie Verpilleux pour les nombreux échanges scientifiques que nous avons pu
avoir, mais aussi pour les discussions plus légères qui ont certainement contribué à la très bonne
ambiance au sein du projet.

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... à toute l’équipe de Guerbet, Claire Corot, Philippe Robert, Marc Port, Caroline Robic,
Christelle Médina, Jean-Sébastien Raynaud, Gaëlle Louin, Jean-François Mayer, Xavier Violas
et Robin Santus pour leur collaboration fructueuse dans le domaine des lipoCEST.

... à mes acolytes de l’espace ouvert 1025A, Benjamin Marty, Céline Giraudeau, Olivier
Reynaud, Ileana Jelescu, Alfredo Lopez et Ludovic Broche pour les moments de franche
rigolade passés ensemble. Je suis sûr que nous serons amenés à travailler ensemble à l’avenir et
j’espère que l’esprit du Bureau des Horreurs perdurera.

... à Françoise Geffroy pour ses talents d’histologiste et de cuisinière et surtout pour sa bonne
humeur quotidienne.

... à Boucif Djemaï pour son aide parfois tôt le matin et parfois tard le soir lors de mes manipes.

... à l’ensemble des Mus musculus et Rattus norvegicus (ou souris et rats pour les noms
vernaculaires) qui ont contribué à la réussite de mes manipes.

... aux inventeurs de l’indispensable Tarlatane ® et des seringues « multifonction » Terumo ®.

... à toute ma famille pour son soutien indéfectible et pour la relecture attentive de ce manuscrit.

... et enfin à Élise pour sa présence à mes côtés et pour la suite de l’aventure !

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Table des Matières

Liste des Abréviations 13

Liste des Figures 17

Liste des Tableaux 21

CHAPITRE I - Contexte de la thèse 23
I.1. Introduction générale 23
I.2. Présentation de NeuroSpin 24
I.3. Le Projet Iseult 26
I.4. Organisation du mémoire de thèse et contributions 28
Bibliographie du chapitre I 29

CHAPITRE II - Imagerie moléculaire 31
II.1. Introduction 31
II.2. Les modalités d’imagerie moléculaire 32
II.2.a. Tomographie d’émission de positons 32
II.2.b. Tomographie d’émission monophotonique 33
II.2.c. Imagerie Optique 33
II.2.d. Imagerie par Résonance Magnétique Nucléaire 34
II.3. Comparaison des modalités d’imagerie moléculaire 35
II.4. Vers la quantification en imagerie moléculaire 37
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Bibliographie du Chapitre II 38

CHAPITRE III - Imagerie de transfert de saturation par échange chimique 41
III.1. Introduction 41
III.2. Théorie 42
III.2.a. Equations de Bloch-McConnell 42
III.2.b. Condition d’observation des populations de spins A et B 44
III.2.c. Transfert de saturation 47
III.2.d. Caractérisation du transfert d’aimantation 52
III.3. Applications 54
III.3.a. Imagerie MT 54
III.3.b. Imagerie diaCEST et APT 56
II.3.c. Imagerie paraCEST 58
Bibliographie du Chapitre III 60

CHAPITRE IV - Les lipoCEST 65
IV.1. Généralités 65
IV.1.a. Description 66
IV.1.b. Influence du complexe de Lanthanide paramagnétique 68
IV.1.c. Influence de la membrane 70
IV.2. Optimisation des lipoCEST 73
IV.2.a. Choix du Ln(III) 73
IV.2.b. Choix du ligand 74
IV.2.c. Choix de la membrane 76
IV.2.d. Furtivité et Fonctionnalisation 77
IV.3. Formulation retenue et caractéristiques CEST 78
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Bibliographie du chapitre IV 81

CHAPITRE V - Protocole d’imagerie CEST in vivo à 7T 87
V.1. Montage expérimental 87
V.1.a. Scanner IRM 7T 87
V.1.b. Sondes radiofréquences 88
V.1.c. Anesthésie et positionnement des animaux 89
V.2. La Séquence CEST-MSME 89
V.2.a. Présentation 89
V.2.b. Reconstruction 91
V.2.c. Module de saturation 92
V.2.d. Choix de la puissance et de la fréquence de saturation 94
V.4. Acquisition des cartes de champs B et B 96
1 0
V.4.a. Contrôle de l’homogénéité du champ B 96
1
V.4.b. Contrôle de l’homogénéité du champ B 97
0
V.5. Protocole d’imagerie CEST in vivo 99
Bibliographie du chapitre V 101

CHAPITRE VI - Imagerie CEST de l’angiogenèse tumorale dans un modèle de tumeur
cérébrale U87 à l’aide de lipoCEST fonctionnalisés 105
VI.1. Introduction 105
VI.1.a. Enjeux de l’imagerie moléculaire de la tumeur cérébrale 105
VI.1.b. Mécanisme de l’angiogenèse tumorale 106
VI.1.c. Détection de l’angiogenèse tumorale 107
VI.2. Matériels et Méthodes 109
VI.2.a. Modèle animal 109
VI.2.b. Protocole d’imagerie 111
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