Imagerie

ARTICLE

Étude comparative de la lecture de clichés numériques et analogiques en situation de dépistage du cancer du sein

Auteur(s) : A. Isnard, A. Brémond, A. Zighed 

Ardoc (Clermont-Ferrand), Universités Lyon I et Lyon II

La mammographie numérique va remplacer progressivement son équivalent analogique. Pendant plusieurs années, les deux systèmes coexisteront. Pour permettre de meilleures performances de la double lecture des clichés de dépistage, il faut pouvoir comparer les clichés actuels aux clichés antérieurs. La numérisation secondaire à l’aide de scanners spécialisés est une solution testée en pratique de dépistage ; reste à démontrer la fiabilité de la méthode.
L’objectif de l’étude est d’étudier les performances de dix radiologues expérimentés en dépistage du cancer du sein confrontés à la lecture des mêmes clichés sur négatoscope ou sur écran après numérisation secondaire.
Cent trente-neuf dossiers ont été sélectionnés à partir de la base de dépistage de l’Ardoc (Association régionale pour le dépistage organisé des cancers). Ils ont été numérisés avec deux modèles de numériseurs. Dix radiologues ont accepté de lire ces dossiers sur des écrans de trois résolutions différentes (2, 3 et 5 mégapixels) et de deux marques différentes. L’ordre de lecture des clichés était aléatoire et la moitié des lecteurs ont lu d’abord les clichés numérisés, puis les clichés analogiques et l’autre moitié a fait l’inverse. Ils ont lu sur les trois écrans de résolution différente les films issus des deux numériseurs. Au total, le panel de mammographie a été lu treize fois. Chaque radiologue donnait son interprétation sous la forme habituelle (classification ACR de l’American College of Radiology). L’analyse des résultats a été faite avec le logiciel Rockit permettant de comparer des courbes ROC (receiver operating characteristics).
Globalement, il n’apparaît aucune différence statistiquement significative entre la lecture sur écran et la lecture sur négatoscope après avoir pris en compte les autres paramètres dans une étude multivariée. Les performances des lecteurs sont les mêmes avec les différentes résolutions d’écran. Nous avons ensuite défini un sous-échantillon de mammographies difficiles. Dans ce sous-groupe, la lecture sur écran donne des performances meilleures avec les écrans de 5 mégapixels.
La lecture sur écran des mammographies de dépistage s’accompagne de performances, en termes de sensibilité et de spécificité, identique à la lecture de ces mêmes clichés sur négatoscope. Cette étude est en accord avec celles qui compare la mammographie numérique plein champ avec la lecture classique sur négatoscope. Il est donc possible de conserver les clichés analogiques du dépistage en les numérisant pour pouvoir ensuite les comparer aux clichés ultérieurs lors d’une séance de double lecture.

Non-invasive optical imaging of tumor metastases using Cy5-labeled RAFT (cyclic RGD)₄

Auteur(s) : Z.H. Jin¹, M.-C. Favrot¹, P. Dumy², J.-L.Coll^1 ~

¹Institut Albert Bonniot, U578 ; ²Université Joseph Fourier, LEDSS

Our group has developed a new molecular tool based on the use of a cyclic decapeptide plateform called RAFT (Regioselectively Addressable Functionalized Template), where 4 cyclic (Arg-Gly-Asp) [cRGD] peptide motifs were grafted. The aim of this study is to compare the binding activity, tumor-targeting specificity and pharmacokinetics of Cy5-labeled RAFT (cRGD)₄ ligand to that of its monomeric analog, Cy5-cRGD using both subcutaneously and intraperitoneally implanted αvβ3-positive tumor models by optical imaging. Human ovarian adenocarcinoma IGROV1 cells expressing low levels of integrin αvβ3 (the main receptor for the cRGD peptide) were used for in vitro and in vivo assays in combination with Cy5-labeled RAFT (cRGD)₄, cRGD, or RAFT (cRβAD)₄ used as a control probe. In vivo fluorescence imaging was performed on subcutaneous (s.c.) tumors and intraperitoneal IGROV1 metastases in nude mice. The accumulation of RGD-Cy5 conjugates in cultured cells or in tumor tissues was examined using confocal laser scanning microscopy. RAFT (cRGD)₄ exhibited stronger staining in vitro, enhanced tumor-to-background ratio for s.c. tumors, and allowed early detection of tiny intra-abdominal nodules using non-invasive optical imaging. Histology revealed that RAFT (cRGD)₄ accumulated into tumor neovasculature but also into tumor cells. Our data demonstrate that a Cy5-labeled RAFT (cRGD)₄ is an efficient optical probe for early and non-invasive tumor detection. Besides fluorescent dye RAFT can be designed to allow an easy and chemo-selective covalent addition of biologically active compounds for multiple purposes. RAFT (cRGD)₄ is a very promising vector for future therapeutic and clinical imaging applications.

Apport de la TEP dans le diagnostic de récidive dans le cancer du sein : expérience clermontoise

Auteur(s) : A. Kelly, F. Cachin, B. Geissler, D. De Freitas, I. Karidioula, V. Isnardi, A. Moreau, D. Mestas, J. Bonafous, J. Maublant

Service de médecine nucléaire, Centre Jean Perrin, Clermont-Ferrand

Le but de cette étude était d’évaluer l’apport de la TEP dans le diagnostic de récidive de cancer du sein chez des patientes présentant une élévation de marqueurs tumoraux. Une étude rétrospective a été réalisée chez les patientes suspectées de récidive de néoplasie mammaire car présentant une élévation d’un marqueur tumoral (CA15.3 ou ACE) et ayant bénéficié d’un examen TEP-CT (Discovery GE) au ¹⁸FDG depuis mars 2004.
Parmi les 37 patientes incluses, 7 avaient un bilan radiologique conventionnel non réalisé ou indisponible. Parmi 18 (60 %) des 30 patientes restantes ayant un bilan radiologique négatif, 7 (39 %) ne présentaient pas d’hypermétabolisme suspect, 10 (56 %) avaient une ou plusieurs lésions hyperfixantes suspectes et 1 (5 %) avait une lésion difficilement caractérisable. Parmi 12 des 30 patientes (40 %) ayant un bilan conventionnel positif ou équivoque, 2 (17 %) présentaient un TEP normal, 8 (67 %) avaient une ou plusieurs lésions hyperfixantes suspectes, 2 (17 %) avaient une lésion difficilement caractérisable. Au total, les résultats étaient concordants chez 17/30 (57 %) patientes. Chez les 13 (43 %) autres patientes, les foyers pathologiques détectés uniquement par TEP avaient pour localisations les ganglions (8 cas), les poumons (3), la plèvre (1), les os (2), les seins (2), la rate (1), le foie (1), le péritoine (1), alors que 2 patientes présentaient une localisation osseuse secondaire et une atteinte ganglionnaire rétropéritonéale connues non détectées par TEP. Parmi les 11 patientes présentant un TEP positif avec bilan conventionnel négatif, le suivi a pu être obtenu sur 6 et, dans ce sous-groupe, la stratégie thérapeutique a été modifiée pour 5.
Dans cette courte série, l’examen TEP permet de compléter le bilan d’extension conventionnel et d’améliorer la prise en charge des patientes suspectées de récidive de cancer du sein.

Abord endovasculaire des tumeurs hépatiques pour leur traitement par ultrasons de puissance

Auteur(s) : R. Salomir¹, C. Lafon¹, B. Gilles¹, F. Mithieux², D. Cathignol¹, M. Rivoire², J.-Y. Chapelon¹

¹Unité Inserm 556, 151 Cours Albert Thomas, 69424 Lyon Cedex 03 ; ²Centre Léon Bérard, 28 rue Laennec, 69373 Lyon Cedex 08

L’unité Inserm 556 développe depuis 2003 un programme de recherche visant à la destruction par voie d’abord endovasculaire de tumeurs hépatiques juxtavasculaires à l’aide de transducteurs ultrasonores de contact. Par rapport à l’approche extracorporelle utilisant des champs ultrasonores focalisés (HIFU), la voie endovasculaire est préférable pour ce type de tumeur, car : 1) les tumeurs juxtavasculaires sont généralement profondes et donc difficilement accessibles par voie extracorporelle, 2) l’approche endovasculaire est moins sensible aux mouvements du patient.
L’objectif final du projet vise à la réalisation d’un applicateur ultrasonore miniature endovasculaire, utilisable sous IRM avec une mini-antenne de réception intégrée, répondant aux objectifs carcinologiques en termes de profondeur de traitement. Le guidage du traitement sous IRM offre la possibilité d’un suivi en temps réel de la distribution spatiale de température au sein des tissus pendant la thérapie. Une mesure quantitative en ligne de la dose thermique déposée dans les tissus permet à la fois l’asservissement du traitement à une consigne prédéfinie et une évaluation immédiate postopératoire de l’efficacité obtenue.
À ce jour, plusieurs aspects du projet ont pu être validés à travers des études expérimentales in vitro ou in vivo :
– L’ergonomie d’un prototype d’applicateur endovasculaire, dans le cadre d’une utilisation sur foie de porc en peropératoire. L’analyse histologique post mortem de la périphérie de la veine cave exposée aux ultrasons a démontré une nécrose de coagulation à contour net, sur une profondeur pouvant atteindre 34 mm selon les conditions d’exposition.
– L’efficacité thérapeutique d’un transducteur ultrasonore de contact miniature, à travers une étude de survie sur une série de rats porteurs de tumeurs R3327 Dunning. En l’absence de traitement, 100 % des animaux meurent sous 4 semaines. Sur 11 animaux traités, 55 % ne présentaient aucun signe clinique ou anatomique de persistance tumorale 8 semaines après le traitement [Prat 1999].
– Des expériences in vitro ont démontré la possibilité d’optimiser la séquence de traitement en combinant l’effet thermique avec la cavitation [MelodeLima 2002]. Les bulles de cavitation induites permettent d’augmenter la profondeur de traitement tout en réduisant l’intensité ultrasonore.
Enfin, concernant le suivi de température par IRM, l’U556 dispose actuellement d’une plateforme opérationnelle intégrée IRM/ultrasons, permettant le transfert en temps réel des cartes thermiques vers un ordinateur externe, le suivi et le contrôle en ligne de la thérapie et le pilotage rapide de la chaîne électronique de commande.
Parmi les enjeux futurs, il reste à valider in vivo des procédures de traitement en vue d’augmenter la profondeur thérapeutique en exploitant de manière contrôlée la cavitation ultrasonore au sein des tissus. Il convient également de rendre compatible à l’IRM l’applicateur ultrasonore et d’y intégrer une antenne de réception IRM afin d’obtenir une configuration optimale du point de vue de la mesure de la température dans le champ proche de la sonde.

Stratification pronostique de la ¹⁸FDG TEP dans le cancer du sein métastatique traité par chimiothérapie intensive

Auteur(s) : F. Cachin¹, B. Geissler¹, E. Drummond², M. Prince², R. Highs², J. Maublant¹

¹Service de Médecine Nucléaire, CRLCC Jean Perrin, Clermont-Ferrand ; ²PET Center, Melbourne, Australie

L’utilisation des chimiothérapies intensives avec greffe ou support de cellules souches dans le cancer du sein métastatique reste très controversée. Les techniques d’imageries conventionnelles ne permettent pas une évaluation optimale de l’efficacité thérapeutique. Nous rapportons ici les performances de la ¹⁸FDG-TEP dans l’évaluation de la réponse thérapeutique après chimiothérapie intensive pour cancer du sein métastatique.
Quarante-sept patientes avec cancer du sein métastatique ont bénéficié d’une chimiothérapie intensive. L’évaluation de la réponse thérapeutique a été réalisée par scintigraphie osseuse, tomodensitométrie, échographie hépatique avant et après chaque cure de chimiothérapie. La ¹⁸FDG-TEP a été réalisée après la dernière cure de chimiothérapie. Les patientes ont été réparties en deux groupes, TEP anormale ou TEP normale, en fin de traitement. La survie globale a été corrélée au protocole de chimiothérapie utilisé, à l’étendue de la maladie et aux résultats des examens conventionnels et de la TEP.
Le choix du protocole de chimiothérapie intensive ne modifie pas la survie. Les patientes avec atteinte viscérale présentaient une survie significativement plus courte que les patientes avec atteinte ganglionnaire ou osseuse seule. Les patientes bons répondeurs en imagerie conventionnelle présentaient une médiane de survie meilleure mais non significativement différente des patientes non répondeurs (21 versus 10 mois, p = 0,065). En revanche, les patientes avec une TEP normale avaient une médiane de survie significativement supérieure à celle des patientes avec une TEP anormale (24 versus 10 mois, p < 0,001), la survie étant le seul paramètre significatif en analyse multivariée (p < 0,0001).
La réalisation d’une TEP à la fin d’une chimiothérapie intensive dans le cancer du sein métastatique permet, par un seul examen une stratification pronostique des patientes.

Synthèse et évaluation biologique d’inhibiteurs potentiels de tyrosines kinases utilisables en imagerie

Auteur(s) : M. Sassatelli¹, F. Bouchikhi¹, S. Messaoudi¹, B. Aboab¹, É. Debiton², C. Barthomeuf², F. Anizon¹, M. Prudhomme¹, P. Moreau¹

¹Laboratoire SEESIB, Université Blaise Pascal, UMR 6504 du CNRS, 24 avenue des Landais, 63177 Aubière ; ²Laboratoire de Pharmacognosie/Biotechnologies, UMR Inserm 484, Université d’Auvergne, Centre Jean Perrin, rue Montalembert, BP 184, 63005 Clermont-Ferrand.

Les récepteurs de facteurs de croissance, qui sont impliqués à la fois dans la prolifération cellulaire et dans l’angiogenèse, constituent des cibles particulièrement intéressantes pour lutter contre le cancer. Certains inhibiteurs de ces récepteurs décrits dans la littérature sont actuellement en développement clinique. Récemment, des analogues marqués d’inhibiteurs connus ont été préparés pour être utilisés en imagerie (figure 1).
Afin de concevoir un nouveau modèle d’inhibiteurs de l’activité kinase de récepteurs de facteurs de croissance, principalement du FGFR1, nous nous sommes orientés vers la préparation de deux familles de composés (figure 2), en nous basant d’une part sur les interactions mises en jeu entre le FGFR1 et les inhibiteurs connus et, d’autre part, sur la structure de ces inhibiteurs.

Références

1. Messaoudi S, Sancelme M, Polard-Housset V, Aboab B, Moreau P, Prudhomme M. Eur J Med Chem 2004 ; 39 :453-8.

2. Sassatelli M, Saab E, Anizon F, Prudhomme M, Moreau P. Tetrahedron Lett 2004 ; 45 : 4827-30.

3. Sassatelli M Bouchikhi F, Messaoudi S, Anizon F, Debiton E, Barthomeuf C et al. Eur J Med Chem 2006, sous presse.

4. Sassatelli M, Debiton E, Aboab B, Prudhomme M, Moreau P. Eur J Med Chem 2006, acceptée pour publication.

Diffuse optical tomography : Application to preclinical molecular imaging

Auteur(s) : J.-M. Dinten¹, P. Peltié¹, J. Boutet¹, M. Berger¹, A. da Silva¹, L. Hervé¹, A. Koenig¹, I. Texier¹, V. Josserand², J.-L. Coll³, P. Rizo¹

¹CEA Grenoble, LETI\DTBS, 17 rue des Martyrs, 38054 Grenoble Cedex 9 ; ²Inserm U578, Groupe de recherche sur le cancer du poumon (GRCP), Institut Albert Bonniot, 38706 La Tronche ; ³Animage, Bât. Cermep, 59, boulevard Pinel, 69677 Bron Cedex

A fluorescent optical diffusion tomography instrument has been developed at LETI. It allows in vivo studies of tumour growth on small animals. Experimental results obtained with our system on several mice at different stages of tumour development will be shown.
The experimental set-up defined for slab geometry, consists of a laser source (Nm), a CCD camera and a tank to receive the animal. The laser is coupled to a motorized stage in order to scan the animal. The excitation and emission wavelengths and the fluorescent probes are chosen to optimize transmission through the whole animal body and particularly the lungs. The slab thickness z varies from 10 to 15 mm and the geometry is considered as infinite in (x, y) directions. This is achieved by immersing the animal in an index matching medium.
In slab geometry, the diffusion equation admits an analytical solution, therefore reconstruction of fluorophore distribution can be linearized and solved throughout an iterative ART algorithm. Our approach is based upon a fine description of material-light interaction taking into account diffusion as well as absorption phenomena.
Four healthy mice and 13 bearing lung metastasis are imaged at different stages of tumour development after the primary tumour implantation. Acquisitions are made 3 h after intravenous injection of 150 mg Transferine/Alexa 750 or RaftcRGD/Alexa 750. Detection and localization of fluorophore fixations are presented according to the stage of the tumour development. Results show that the system is able to separate healthy from cancerous mice and point out influence of the marker.

Quelle place pour la fluorocholine en oncologie endocrine digestive ?

Auteur(s) : M. Nejjari, D. Kryza, M. Janier, C. Roche, D. Lebars, J.-A. Chayvialle, J.-Y. Scoazec et F. Borson-chazot

Animage, Hospice civil de Lyon, Inserm U45 et Cermep

La tomographie par émission de positons (TEP) est une technique d’imagerie métabolique qui, du fait de ses potentialités pour le diagnostic, le pronostic et le suivi thérapeutique des tumeurs, prend une place croissante en oncologie. Le seul traceur actuellement utilisé dans les centres TEP cliniques est le ¹⁸fluoro-déoxy-glucose. Des études récentes ont proposé la choline marquée au fluor 18 comme un radiopharmaceutique utilisable en oncologie pour l’évaluation de la population cellulaire proliférante dans les tumeurs par TEP. Actuellement, les champs d’investigation clinique pour cette molécule restent limités aux cancers de la prostate et du sein. La choline est un ammonium quaternaire, partiellement mais peu synthétisée de novo, par les cellules et elle est considérée à ce titre comme une vitamine. La phosphatidylcholine, un des métabolites de la choline, est le principal phospholipide constitutif des membranes et aussi une molécule clé des voies de signalisation contrôlant le cycle cellulaire et l’apoptose. C’est pour cette raison que la captation et l’incorporation de la choline radiomarquée refléteraient le niveau de prolifération cellulaire.
Les objectifs de ce projet sont de préciser, dans un modèle cellulaire de tumeur endocrine digestive, la place de la fluorocholine comme marqueur de la prolifération, d’évaluer si son utilisation en clinique peut être un bon indicateur pour apprécier l’efficacité thérapeutique et, enfin, d’évaluer dans un modèle animal de tumeur endocrine (TED) digestive si la flurocholine peut être un traceur de substitution pour le diagnostic (TEP) des tumeurs endocrines digestives.
En culture, l’incorporation de la fluorocholine par différentes lignées cellulaires digestives était rapide. En effet, elle se faisait dès la 10^e minute d’incubation et atteignait son maximum à 30 minutes. L’étude comparative de la prolifération cellulaire utilisant, d’une part des méthodes colorimétriques et d’autre part l’incorporation de la choline radiomarquée a montré une corrélation entre les taux d’incorporation du traceur radiomarqué et la vitesse de multiplication cellulaire. La résistance des cellules tumorales aux traitements anticancéreux a été évaluée : 1) par quantification des cellules vivantes suivant une méthode de réduction des sels de tétrazolium ou test MTT puis 2) par dosage des taux de radioactivité incorporée après traitement. Les concentrations nécessaires pour induire 50 % de mort cellulaire (IC50) ont été calculées dans les lignées cellulaires endocrines digestives (Bon et STC1) et non endocrine (Lovo et Hep3B) après traitement avec le métabolite actif de la camptothécine (le 7-éthyl-10-hydroxy camptothécine ou SN38). Les valeurs suivantes ont été obtenues respectivement par le test MTT et le test de choline radiomarquée : 580/506, 720/716, 113/140, 242/316 nM. L’IC50 obtenue dans les mêmes conditions expérimentales après traitement à l’oxaliplatine était de 130/121 pour la lignée Bon, de 97/73 pour la lignée STC1 et de 27/25 μm pour la lignée Lovo. Dans le modèle de souris TED l’étude de la biodistribution de la fluorocholine a montré que le foie et le rein étaient les deux organes où la fixation du traceur est la plus élevée (30 % et 15 % de radioactivité totale injectée). La tumeur primaire avec seulement 1,1 % de radioactivité se place en 7^e position après le pancréas, le cœur et la vessie. De ce fait, les métastases hépatiques présentaient un aspect d’hypofixation comparées au tissu hépatique sain.
Les études in vitro montrent que l’incorporation de la choline dans les cellules tumorales est étroitement dépendante de leurs capacités prolifératives, confirmant l’intérêt potentiel de la fluorocholine pour apprécier la prolifération tumorale et le suivi thérapeutique. Cependant, les résultats préliminaires obtenus in vivo s’avèrent décevants dans la mesure où, dans le modèle animal TED, les métastases hépatiques fixent moins bien le traceur que les cellules hépatiques saines.

Immunothérapie par vecteur bactérien vivant atténué

Auteur(s) : B. Toussaint, O. Épaulard, M. Derouazi, F. Zagari, B. Polack

GREPI (EA2938), Université Joseph Fourier, Grenoble

Le développement d’une immunité cellulaire spécifique nécessite le transfert d’un antigène protéique dans une cellule présentatrice et son activation, un des enjeux majeur de la vaccination contre les virus, les parasites intracellulaires et les tumeurs.
Notre expérience de la bactérie Pseudomonas aeruginosa nous a conduits à modifier génétiquement son système de sécrétion de toxines de type 3 (SSTT), naturellement dévolu à l’injection de toxines protéiques dans les cellules cibles pour qu’il puisse injecter des protéines thérapeutiques dans les cellules eucaryotes (Brevet International UJF).
L’application, ex vivo, aux cellules dendritiques de souris a montré une injection suivie d’une présentation de l’antigène (ovalbumine) provoquant l’activation d’un clone T spécifique de l’épitope. Le contact bactéries-cellules dendritiques (DC) conduit par ailleurs à une activation forte des DC (par les ligands activateurs des TLR) nécessaires pour la génération des lymphocytes T cytotoxiques in vivo (signal de danger).
Les essais précliniques sur le modèle du mélanome murin syngénique (B16 OVA) montrent une efficacité remarquable dans la prévention de l’apparition des tumeurs après simple injection sous-cutanée de la bactérie vaccin 8 jours avant le challenge tumoral.
Une souche atténuée a été développée par inactivation du gène aroA rendant la souche auxotrophe pour le tryptophane et donc incapable de se répliquer chez l’homme. L’activation du système d’expression et d’injection de l’antigène par le SSTT de la bactérie a été asservie par l’utilisation d’un système d’induction simple par l’IPTG. L’efficacité et l’innocuité de cette souche rendent son utilisation en clinique envisageable.
Nous proposons d’étendre la preuve du concept au glioblastome, en utilisant une vaccination multi-antigénique. L’efficacité prophylactique (vaccination avant) ou curative (vaccination après) implantation de la tumeur sera testée.

Référence

5. Polack B, Toussaint B, Quénée L. Tool for the transfer and production of proteins using Pseudomonas type III secretion system. Patent WO 2005/049644 A2 June 2, 2005

Comparaison de deux méthodes de recherche de régions d’intérêt en imagerie TEP

Auteur(s) : I. Karidioula, C. Merlin, D. De Freitas, F. Cachin, J. Maublant

Centre Jean Perrin, Clermont-Ferrand

La quantification de la fixation du FDG en TEP passe par la délimitation de régions d’intérêt (ROI). La méthode manuelle par utilisation de ROI géométriques est opérateur-dépendante et peu reproductible. Une nouvelle méthode automatique de quantification du SUV (standardized uptake value) exploitant les coupes TDM couplées au TEP a été mise en place et comparée à la méthode manuelle.
Cinquante-six patients présentant des tumeurs du poumon de forme et de complexité variées ont subi un examen TEP au FDG (Discovery ST, GE). Chez chaque patient, une paire de coupe TEP-TDM a été extraite au centre de la région hyperfixante. Deux opérateurs ont effectué des mesures de SUV moyen (SUVmoy) et du nombre de pixels dans une région d’intérêt (ROI) obtenue par deux méthodes différentes. La première méthode appelée méthode géométrique a consisté à définir une ROI circulaire permettant de contourner au mieux la tumeur sur la coupe TEP. La deuxième méthode ou méthode automatique a consisté à délimiter automatiquement une ROI sur la coupe TDM par segmentation par croissance de région à partir d’un pixel inclus dans la tumeur. Cette ROI est ensuite calquée sur la coupe TEP pour le calcul du SUVmoy.
L’étude a consisté dans un premier temps à comparer pour une même méthode, les résultats obtenus par les deux opérateurs, puis à comparer, pour un même opérateur, les valeurs obtenues par les deux méthodes. Sur les 56 paires de coupes traitées, pour la méthode géométrique, les valeurs moyennes de SUVmoy et du nombre de pixels étaient respectivement de (moyenne ± écart-type) 3,47 ± 1,58 et 73 ± 54 pour le premier opérateur et de 3,61 ± 1,83 et 64 ± 53 pour le second (p < 0,001 dans les deux cas). Le coefficient de corrélation était respectivement de 0,95 pour le SUVmoy et de 0,96 pour la taille des ROI. Pour la méthode automatique, les deux opérateurs ont obtenu les mêmes valeurs, à savoir des valeurs moyennes de SUVmoy et de taille des ROI de 4,40 ± 2,22 et 65 ± 50. Dans les deux cas, le coefficient de corrélation était toujours égale à 1.
La comparaison des deux méthodes par un même opérateur a donné les résultats suivants : pour la méthode géométrique, le SUVmoy et la taille des ROI étaient en moyenne égaux à 3,85 ± 1,67 et 63 ± 52 alors que, avec la méthode automatique, ils valaient respectivement 4,40 ± 2,22 et 65 ± 50. Le coefficient de corrélation était de 0,92 pour le SUVmoy et de 0,93 pour la taille des ROI.
L’utilisation des ROI circulaires pour contourer une tumeur n’est pas reproductible ; par contre la méthode automatique est reproductible, quel que soit le paramètre pris en compte (SUVmoy ou nombre de pixels dans la ROI).

Exploration fonctionnelle de la vascularisation tumorale par IRM multiparamétrique

Auteur(s) : E. Barbier, H. Lahrech, S. Valable, M. Beaumont, A. Barbacaru, C. Segebarth, J.-F. Le Bas, C. Rémy

Unité mixte Inserm/Université Joseph Fourier U594, Neuro-imagerie fonctionnelle et métabolique, CHU de Grenoble, 38043 Grenoble

L’angiogenèse est une étape clé du développement tumoral et de nombreuses stratégies thérapeutiques visant à l’inhiber sont en cours de développement. La formation de nouveaux vaisseaux se caractérise par des altérations au niveau de la densité microvasculaire, de la morphologie et de la perméabilité des vaisseaux ainsi qu’au niveau du volume et du débit sanguin cérébral. La caractérisation de ces altérations microvasculaires peut donc se révéler utile en clinique pour le diagnostic des tumeurs cérébrales, pour le pronostic de leur évolution, le choix du traitement et le suivi thérapeutique. Elle peut également s’avérer utile d’un point de vue plus fondamental pour la compréhension des mécanismes d’action de nouveaux traitements.
Les objectifs du laboratoire sont de développer des méthodes d’imagerie fonctionnelle de la vascularisation par résonance magnétique nucléaire et d’évaluer si les paramètres vasculaires ainsi accessibles peuvent être des marqueurs prédictifs de l’évolution des tumeurs cérébrales et de leur réponse à une thérapie donnée et/ou des marqueurs de l’efficacité d’une thérapie. Pour cela, il faut déterminer dans un premier temps l’évolution des paramètres candidats au cours de l’évolution des tumeurs cérébrales sans traitement puis dans un second temps après traitement.
Nous avons développé une méthode originale d’imagerie du volume sanguin et d’un index de taille des vaisseaux dans laquelle les mesures IRM sont faites dans des conditions stationnaires, après injection d’un agent de contraste paramagnétique à forte rémanence vasculaire [1, 2]. Cette méthode a été validée sur tissu cérébral sain et sur un modèle orthotopique de tumeur cérébrale (C6) à un stade avancé de développement tumoral, par comparaison avec des analyses immunohistologiques de la vascularisation [3]. Récemment, nous avons évalué la faisabilité d’un suivi longitudinal des animaux au cours de la croissance tumorale (tous les 4 jours) sur 2 modèles expérimentaux de gliomes obtenus par injection stéréotaxique de cellules tumorales (C6 et RG2). L’évolution du volume sanguin et de la taille des vaisseaux déterminés in vivo par IRM sera corrélée à l’évolution de l’expression génique des facteurs impliqués dans l’angiogenèse. Des développements méthodologiques sont en cours pour ajouter à ce protocole des méthodes d’imagerie du débit sanguin et de la perméabilité des vaisseaux afin d’avoir, en un seul examen, une caractérisation complète de l’anatomie et de la vascularisation tumorale (œdème, volume et débit sanguins, taille des vaisseaux, perméabilité). D’autres développements sont en cours pour le transfert vers la clinique.
Parallèlement, nous sommes en train de développer une thérapie cellulaire destinée à contrer l’angiogenèse tumorale. Elle est basée sur l’administration de monocytes comme vecteur de l’angiopoïétine 2, choisie pour son effet déstabilisant sur les vaisseaux. Sa faisabilité est en cours d’évaluation in vivo par IRM de la cinétique de colonisation des tumeurs des cellules injectées après marquage magnétique.

Références

1. Troprès et al. Vessel size imaging. Magn Reson Med 2001 ; 45 : 397-408.

2. Troprès et al. Vessel size imaging using low intravascular contrast agent concentrations. Magma 2004 ; 17 : 313-6.

3. Troprès et al. In vivo assessment of tumoral angiogenesis. Magn Reson Med 2004 ; 51 : 533-41.

Luminescent probes for optical in vivo imaging

Auteur(s) : I. Texier¹, J. Razkin², D. Boturyn², Z. Jin³, V. Josserand³, J. Boutet¹, M. Berger¹, P. Dumy², J.-L. Coll³  

¹LETI/DTBS, CEA Grenoble, 17 rue des martyrs, 38054 Grenoble, < texier-nogues@cea.fr > ; ²LEDSS, UMR CNRS 5616, 301 rue de la chimie BP 53, 38041 Grenoble Cedex 9. < Dumy@ujf-grenoble.fr > ; ³Inserm U578, Institut Albert Bonniot, 38706 La Tronche. < Coll@ujf-grenoble.fr >

Molecular imaging allows a better insight of biological mechanisms in vivo, such as the follow-up of gene expression, drugs biodistributions, the assessment of therapies, and can be used for a wide variety of applications, such as cancer, cardiovascular diseases, inflammation…
If several techniques such as nuclear medicine (SPECT, TEP), molecular resonance imaging (MRI) and X ray computed tomography (CT) already bring information in vivo, the optical range of interactions between light and tissues has started to be fully exploited more recently. The advantages of the optical methods lie in their low cost, low manipulation constraints (no radioactivity), short acquisition times and high sensitivity. As new optical imaging techniques such as bioluminescence and fluorescence tomography emerge and appear as new modalities to assess biological events in small animals, the need for suitable optical probes arises.
We will present new molecular probes for fluorescence in vivo imaging of tumours in mice. The core of these probes is constituted by a cyclodecapeptide vector, the RAFT molecule, which has a nearly planar conformation. Both a luminescent reporter for imaging and eventually a drug can be grafted on one face of the RAFT, while the other can be independently functionalized by four biological ligands for tumour targeting [1]. We chose to use the cRGD peptide that allows targeting of the aV b3 integrin receptors of the endothelium tumour cells.
The imaging function can be a classical fluorescent dye, such as Cy5, or a more sophisticated activatable fluorescent function. For these activatable probes, the fluorescence signal is inhibited until the probe has been internalized in the targeted cells. Image contrast is thus dramatically improved. Examples of specific in vivo imaging of internal tumours in nude mice bearing IGROV1 metastatic nodes (human ovarian cancer) will be presented using the different classical and activatable fluorescent probes as contrast agents. 

Référence

1. Boturyn D, Coll JL, Garanger E, Favrot MC, Dumy P. J Am Chem Soc 2004, 126 : 5730-9.

Évaluation par IRM quantitative de la microvascularisation tumorale dans les cancers du col utérin : intérêt pour l’amélioration de la valeur pronostique du plus grand diamètre pour les tumeurs de taille supérieure à 4 cm

Auteur(s) : V. Dedieu¹, C. Bailly², C. Vincent², J.- L. Achard³, G. Le Bouedec⁴, F. Penault-Llorca⁵, D. Vincensini⁶  

¹Unité de physique médicale ; ²Service de radiologie ; ³Département de radiothérapie-curiethérapie ; ⁴Service de chirurgie ; ⁵Unité d’anatomopathologie, centre Jean-Perrin, Clermont-Ferrand ; ⁶Service de radiologie, CHRU Rangueil, Toulouse.

L’objectif est d’évaluer la valeur pronostique de la perméabilité vasculaire k21 (min^-1) mesurée par IRM quantitative dans les carcinomes du col utérin de taille supérieure à 4 cm.
Vingt-six patientes ont été incluses dans cette étude. Lors de l’exploration IRM préthérapeutique, le plus grand diamètre tumoral D (mm) a été mesuré et les valeurs de k21 ont été déduites de la cinétique relaxométrique obtenue après injection d’agent de contraste (Gd-DTPA 0,1 mmol.kg^-1) par ajustement à un modèle mathématique validé. La survie sans récidive (suivi minimum de 1 an après la fin du traitement) a été étudiée en fonction de D et de k21.
En analyse univariée, des valeurs élevées de D (> 35 mm) sont corrélées à une mauvaise évolution (p = 0,05), avec une sensibilité de 98 % et une spécificité de 33 %. La spécificité est significativement améliorée (89 %) en analyse multivariée pour des valeurs de k21 supérieures à 1,6 minutes^-1.
La perméabilité vasculaire tumorale déterminée par relaxométrie dynamique en IRM paraît être un élément pronostique déterminant dans les carcinomes du col utérin.

Étude clinique d’évaluation de l’apport de la ¹²³I-BZA2, traceur spécifique du mélanome et du ¹⁸F-FDG pour l’imagerie des patients atteints de mélanome

Auteur(s) : J. Bonafous, M. D’Inca, F. Cachin, J.-C. Madelmont, J. Maublant, F. Bacin, P. Chollet, S. Askienazy, N. Moins, G. Beaujon, F. Finat-Duclos, F. Gachon, P. Legaillard, J.-C. Vennat, P. Souteyrand

Équipe pluridisciplinaire « Imagerie du mélanome » UMR484, Clermont-Ferrand ; Service de médecine nucléaire, Centre Jean Perrin, Services de dermatologie et d’ophtalmologie, CHU, Service d’oncologie médicale, Centre Jean Perrin, Unité Inserm U484, Cyclopharma, Saint-Bauzire

Comme pour toute tumeur maligne, le bilan d’extension du mélanome fait appel à l’échographie et à la tomodensitométrie. Récemment, la scintigraphie au FDG (fluorodéoxyglucose) marqué au fluor 18, couplé à la tomodensitométrie (Tep-scan) a obtenu l’AMM pour l’exploration de l’extension des tumeurs solides et tend à devenir la méthode de référence pour les cliniciens en charge de patients cancéreux.
Le but du travail est de comparer les performances respectives dans le bilan d’extension du mélanome, du Tep-scan et de la scintigraphie à l’iodobenzamide marquée à l’iode 123, molécule originale spécifique de la mélanine, produite par l’unité 484.
L’objectif principal est la détermination des sensibilités et spécificités des deux techniques ; les objectifs secondaires, le diagnostic positif du mélanome oculaire, l’évaluation de l’impact de ces deux techniques dans la prise en charge des patients au stade métastatique.
Des scintigraphies à la BZA2 et la TEP ont été réalisées chez des patients ayant subi un bilan conventionnel comportant une TDM corps entier et une échographie. Si les résultats sont concordants, soit le patient est exempt de métastases et il est suivi conformément aux pratiques habituelles en vigueur, soit il a des métastases et, dans ce cas, il est traité selon les protocoles en vigueur et, à 3 mois, son état est réévalué par un nouveau bilan (TDM, échographie, BZA2 et TEP). Si les résultats ne sont pas concordants, une preuve histologique des métastases sera recherchée et une thérapeutique sera décidée par les cliniciens du centre investigateur selon leurs pratiques habituelles. Un nouveau bilan sera pratiqué à 3 mois (TDM, échographie, BZA2 et TEP). Tous les patients auront un suivi clinique sur 9 mois.
Perspectives : 1) validation et valorisation industrielle de l’exploration des tumeurs mélaniques au moyen des molécules de la famille des benzamides marqués ; 2) à plus long terme, utilisation des benzamides comme agents vecteurs d’isotopes ou de molécules thérapeutiques (thérapeutique cellulaire vectorisée)
Nombre attendu de patients : 186. Durée de l’étude : recrutement des patients sur 18 mois, suivi du dernier patient recruté, 9 mois. Financement : programme hospitalier de recherche clinique national sous l’égide de l’INCa, campagne 2005 : 350000 euros. Équipes participantes : services de médecine nucléaire et de dermatologie des CHU du cancéropôle Clara (Clermont-Ferrand, Saint-Etienne, Lyon, Grenoble), de Marseille, Nancy, Tours, Nice

Ciblage in vivo des protéoglycanes du cartilage par la fonction ammonium quaternaire : application à l’imagerie et à la thérapeutique du chondrosarcome

Auteur(s) : E. Miot-Noirault¹, A. Vidal¹, F. Redini², M. Borel¹, J. Papon¹, D. Heymann², J.-C. Madelmont¹, N. Moins¹

¹UMR484 Inserm, Université d’Auvergne, Centre Jean Perrin, rue Montalembert, BP184, 63005 Clermont-Ferrand ; ²EA3822, Inserm ERI7, Physiopathologie de la résorption osseuse et thérapie des tumeurs osseuses primitives, Faculté de médecine, 1 rue Gaston Veil, 44035 Nantes Cedex 1

Dans les stratégies de vectorisation des principes actifs vers certains types tissulaires qui sont développées à l’UMR484, le cartilage est l’une des cibles privilégiée. En effet, le manque de spécificité de la prise en charge diagnostique et thérapeutique des pathologies que sont l’arthrose et le chondrosarcome est à l’origine d’un réel problème de santé publique. Exploitant les propriétés de liaison spécifique de la fonction ammonium quaternaire aux protéoglycanes, nous avons développé une série de molécules combinant à la fonction ammonium quaternaire une structure de type macrocycle complexant le technétium 99m, isotope de choix pour les examens de médecine nucléaire. Parmi les différentes molécules synthétisées, la molécule NTP15-5 a été sélectionnée, sur la base d’une haute affinité pour les protéoglycanes démontrée in vitro et d’une très haute stabilité de complexe marqué par le 99mTc
Les potentialités de la 99mTc-NTP15-5, en tant que radiotraceur pour l’imagerie moléculaire spécifique du cartilage en termes d’intégrité biochimique et de distribution en protéoglycanes, ont été démontrées sur un modèle d’arthrose expérimentale induite par méniscectomie chez le cobaye. Nous envisageons maintenant d’évaluer les potentialités d’un tel radiotraceur pour l’imagerie des tumeurs malignes du cartilage (chondrosarcomes), pour lesquelles les examens d’imagerie semblent peu sensibles pour l’établissement d’un diagnostic précoce et différenciel, notamment dans les situations de récidives.
L’étude expérimentale sera conduite sur le modèle de chondrosarcome Swarm orthotopique développé chez le rat. Cette étude consistera à caractériser cette pathologie expérimentale et à évaluer la faisabilité de notre hypothèse :
– par scintigraphie au 99mTc-NTP15-5 des chondrosarcomes par ciblage in vivo des protéoglycanes ; l’imagerie sera réalisée à l’aide d’une gamma caméra « petit animal », en mode plan et tomographique ;
– par la caractérisation des protéglycanes par spectroscopie RMN HR-MAS d’échantillons de chondrosarcomes et leur dosage en protéoglycanes.
Dans un second temps, l’exploitation de l’affinité de la fonction ammonium quaternaire pour les protéoglycanes devrait permettre la pharmacomodulation d’agents anticancéreux, pour une prise en charge thérapeutique spécifique du chondrosarcome.

La méthode Idadige (image and data analysis for differential in gel electrophoresis)

Auteur(s) : F. Bernard, F. Guerillot-Maire, G. Choquet, B. Lacroix, C. Lambert, X. Bay, F. Gruy, J.-C. Pinoli

¹Doctorant Cifre BioMérieux, École nationale supérieure des Mines de Saint-Étienne ; ²CHU Saint-Étienne ; ³BioMérieux ; ⁴École nationale supérieure des Mines de Saint-Étienne

La technologie Dige (differential in gel electrophoresis) fait partie des techniques récentes utilisées dans le cadre de la protéomique. Elle est une version multiplexée de l’électrophorèse 2D qui consiste à séparer les protéines d’un échantillon par migration au sein d’un gel 2D de polyacrylamide dans une première dimension par focalisation isoélectrique (IEF) selon leur pI (point isoélectrique) et dans une deuxième dimension, perpendiculaire à la première, selon leur poids moléculaire.
La technique de multiplexage Dige consiste à coupler des marqueurs fluorescents à plusieurs populations protéiques différentes avant de les mélanger et de les faire migrer au sein d’un même gel 2D. Les images sont ensuite acquises à l’aide d’un scanner à fluorescence dont les filtres d’émission correspondent aux longueurs d’ondes des fluorophores employés. Partir des données brutes (les images acquises en fluorescence) pour aboutir à des interprétations portant par exemple sur des comparaisons quantitatives entre protéines de classes d’individus différentes nécessite la mise en place d’une méthode adaptée aux particularités de la Dige. La méthode Idadige doit notamment répondre de façon optimale à de nombreuses problématiques de natures diverses, concernant le domaine du traitement des images et de l’analyse des données. Elle comporte quatre étapes principales :
– Identifier les taches protéiques sur les images acquises. Il s’agit de la problématique de la segmentation dans le domaine du traitement d’image. La première étape d’Idadige repose sur l’utilisation d’algorithmes basés sur des opérateurs de traitement d’images : Octopus, LoG (Laplacian of Gaussian).
– Comparer les gels entre eux afin de mener des études différencielles par classe. Il s’agit là de l’étape de matching qui met en œuvre des algorithmes de traitement d’image et de reconnaissance de motifs (patterns). La deuxième étape d’Idadige consiste à réaliser une fusion des différentes images afin de permettre la détermination et l’utilisation de patterns communs.
– Normaliser les données afin de s’affranchir au maximum des biais faussant les quantifications. La troisième étape porte notamment sur l’exploitation du plan expérimental en die-swap et l’utilisation de techniques issues du domaine voisin des puces à ADN.
– Valider et interpréter les résultats afin de répondre à des critères de significativité, de spécificité et de sensibilité. La quatrième étape est une validation statistique et une interprétation finale.
Les techniques les plus adéquates de la littérature ont été appliquées et d’autres plus originales ont été développées spécifiquement. La méthode Idadige a pu être validée puis appliquée sur un ensemble de données conséquent, dans le cadre de la recherche de marqueurs protéiques du cancer colorectal. Un jeu de marqueurs protéiques potentiels prometteur a ainsi pu être déterminé.

Chaîne d’acquisition et de traitement de données innovante pour scanner TEP temps réel ou corps entier

Auteur(s) : M. Boutemeur, G. Montarou pour la collaboration Innotep

IPN Lyon, LPC Clermont, CPPM Marseille, Dapnia Saclay

L’imagerie fonctionnelle basée sur la tomographie à émission de positons (TEP) est une technique en plein essor, tant pour les études biomédicales sur le petit animal que pour le diagnostic chez l’homme. Les scanners TEP sont désormais devenus des outils indispensables dans les centres cliniques et de recherches. Cependant, leur utilisation dans l’imagerie temps réel en hadronthérapie ou encore dans l’imagerie corps entier n’en est encore qu’à ses débuts. Dans ces derniers cas, le taux élevé de données et le haut bruit de fond associé constituent encore un obstacle à la reconstruction rapide, d’autant plus lorsque cette dernière doit être effectuée en temps réel. En fait, l’environnement d’acquisition des données présente des similarités à celui qu’on rencontre en physique des hautes énergies, particulièrement à celle des expériences sur collisionneur comme le LHC au CERN. Dans le cadre d’une collaboration entre nos instituts, nous entamons une R & D dédiée à l’étude et à la réalisation d’une chaîne d’acquisition allant de l’électronique de proximité jusqu’au filtrage et stockage des données sous un format directement exploitable pour la reconstruction de l’image. Nous nous basons en premier sur l’adaptation, ensuite l’amélioration, des développements existants pour les expériences auprès du LHC pour répondre enfin aux exigences requises pour l’imagerie : temps mort quasi-nul, haute résolution temporelle, haute résolution en énergie, fort taux de comptage et haute efficacité de rejection en ligne du bruit de fond

Simulations pour le plan de traitement en hadronthérapie

Auteur(s) : M. Ayadi¹, J.-N. Badel¹, M. Boutemeur³, C. Carrie¹, N. Dufour^1,3, P. Duvauchelle⁴, N. Freud⁴, C. Ginestet¹, L. Guigues² J.-M. Létang⁴, M.-C. Ricol³, D. Sarrut^{1, 2}, E. Testat³, A. Vacavant¹

¹Département de radiothérapie du Centre de lutte contre le cancer Léon Bérard (CLB, Lyon) ; ²Centre de recherches et d’applications en traitement des images et du signal (Creatis, UMR CNRS5515, Inserm U630, Lyon) ; ³Institut de physique nucléaire (IPNL, UMR CNRS5822, Lyon) ; ⁴Laboratoire de contrôle non destructif par rayonnements ionisants (CNDRI, INSA, Lyon)

Un élément indispensable pour la planification d’un traitement du cancer par rayonnement ionisant est la simulation de l’irradiation et de ses conséquences en termes de dépôt de dose dans les tissus. Si ce type de simulation est relativement bien maîtrisé pour les irradiations par photons ou protons sur des organes fixes, il l’est par contre encore très mal pour les irradiations par faisceaux d’ions légers (hadronthérapie) et pour l’irradiation d’organes mobiles. En outre, une spécificité du traitement par hadronthérapie est la possibilité de réaliser un contrôle peropératoire du traitement, par imagerie TEP. Un système de planification de traitement (SPT) doit alors incorporer la simulation des données nécessaires à la réalisation de ce contrôle (simulation des émetteurs de positons produits au cours de l’irradiation). Comme dans toute problématique de simulation complexe, deux facteurs s’opposent : le réalisme de la simulation et sa rapidité. Il existe deux grands types d’approche pour la simulation d’interactions rayonnement-matière : les approches déterministes – rapides mais vraisemblablement trop peu réalistes pour la réalisation de plans de traitement fins – et les approches Monte Carlo (MC), potentiellement suffisamment réalistes mais beaucoup trop lentes pour une utilisation clinique. Notre groupe de recherche interdisciplinaire et inter-laboratoires lyonnais comporte des physiciens médicaux (CLB), des physiciens spécialistes des interactions rayonnement-matière et de leur simulation (IPNL, CNDRI) et des informaticiens et traiteurs du signal (Creatis). Il est adossé au projet national Étoile d’hadronthérapie. Notre objectif est de concevoir et de développer un outil de simulation réaliste et rapide d’une irradiation par ions légers, capable de simuler à la fois le dépôt de dose dans les tissus et les distributions d’émetteurs de positons nécessaires au contrôle par TEP. Notre travail s’appuie sur le simulateur Monte Carlo Geant4, développé par la communauté des physiciens des particules. 
Nos axes de recherche peuvent se décrire au travers des deux critères clés de qualité d’une simulation :
– Réalisme. Réalisme physique : Il s’agit de comprendre, modéliser et inclure dans une simulation MC les principaux phénomènes physiques intervenant au cours d’une irradiation. Un point essentiel non résolu à ce jour et sur lequel nous travaillons activement est la prise en compte correcte des mécanismes de fragmentation nucléaire. Réalisme médical : Il s’agit de pouvoir simuler un patient dans toute sa complexité, à savoir sa complexité anatomique et la complexité liée aux organes mobiles. Nous travaillons sur l’exploitation de données médicales (images CT, CT 4D et segmentations) pour les simulations Monte Carlo.
– Rapidité
– Optimisation du transport de particules dans des volumes complexes. Nous développons une technique de description des images anatomiques de patients à l’aide de grilles irrégulières isothétiques qui, incorporée au simulateur Geant4 et associée à un algorithme original de navigation des particules, permet de passer de 12 h à 25 min de calcul pour une simulation. Nous espérons ainsi parvenir à des temps de calcul acceptables pour utiliser les simulations MC dans un cadre clinique.
– Composantes déterministes. Nous envisageons de mettre en place une approche déterministe pour la simulation rapide de la dose déposée. L’enjeu est double : simulation hybride associant calculs MC et déterministes (accélération des calculs MC purs) et simulation analytique beaucoup plus rapide mais limitée au premier ordre (dose directement déposée par le rayonnement incident).