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Une approche plus sûre pour une imagerie médicale de haute qualité

La méthode HYPSO améliore la qualité de l'imagerie médicale tout en offrant des procédures plus sûres pour le patient. Un résultat publié dans la revue PNAS.

Imagerie par résonance magnétique (IRM), tomographie axiale (CT), scanners et résonance magnétique nucléaire (RMN) : toutes ces techniques ont fait de l’imagerie médicale un outil de diagnostic privilégié pour la clinique. Elles ont connu une évolution très importante au cours des vingt dernières années, mais présentent encore des difficultés de qualité d’image en raison de la nature même des tissus vivants. Une des solutions à ce problème récurrent est l’hyperpolarisation, protocole au cours duquel on injecte au patient des substances susceptibles d’augmenter la résolution en suivant la distribution et le sort de molécules spécifiques dans le corps. Ces substances présentent cependant un risque pour le patient.

Ce risque ne sera peut-être bientôt plus qu’un lointain souvenir : une équipe de chercheurs issus de l’École supérieure chimie physique électronique de Lyon (CPE, Université Claude Bernard Lyon 1/CNRS/ENS), de l'École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) , du CNRS et de l'École polytechnique fédérale de Zurich (ETH Zurich) a mis au point une nouvelle génération d’hyperpolarisants, augmentant drastiquement l’intensité du signal des tissus corporels observés et donc la résolution de l’image sans présenter le moindre danger pour le patient.

Ces substances, appelées HYPSO, ont été mises au point par les équipes de Christophe Copéret à l’ETH Zurich et de Chloé Thieuleux au CPE Lyon. Elles prennent la forme d’une fine poudre blanche et poreuse qui contient les "molécules de suivi" à hyperpolariser. Cette poudre est constituée de silice mésoporeuse (dioxyde de silicium), qui est le composant principal du sable et qui est déjà régulièrement employée en nanotechnologie. Leur travail est publié dans la revue PNAS.

La poudre de silice utilisée pour l’HYPSO est faite de particules qui contiennent de minuscules canaux. La surface de chacun d’entre eux peut être couverte de façon uniforme par des molécules connues sous le nom de "radicaux organiques". Ces derniers peuvent induire une polarisation autour d’eux. "Le contrôle de la distribution des radicaux constitue un réel tour de force, jusqu’ici inédit, et rend les matériaux HYPSO idéaux pour cet usage", explique Christophe Copéret. Les canaux sont ensuite remplis avec une solution de "molécules de suivi" à hyperpolariser, qui servent de marqueurs pour l’imagerie – p.ex. le pyruvate, crucial pour la production d’énergie cellulaire.

Les chercheurs ont pu tester l’efficacité de leur méthode HYPSO sur divers marqueurs d’imagerie, dont le pyruvate, l’acétate, le fumarate, l’eau pure et un peptide simple. Comme l’HYPSO est physiquement retenu durant la dissolution, cette technique produit des solutions pures de marqueurs d’hyperpolarisation, c’est-à-dire exemptes d’agents contaminants. Le protocole est donc plus simple et a priori plus sûr pour le patient. Son efficacité accrue sur la qualité du signal permet en outre d’envisager que cette nouvelle génération d’hyperpolarisants puisse être utilisée avec un très large spectre de molécules.

L’équipe a déjà reçu des demandes d’équipes internationales souhaitant exploiter cette technologie novatrice pour leurs propres recherches, et envisage à présent de la tester in vivo.

Cette recherche a été rendue possible par la collaboration entre l’EPFL, l’ENS Lyon, le Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), le CPE Lyon, l’ETH Zurich et la Commission suisse pour la technologie et l’innovation (CTI). Elle a par ailleurs été financée par le Lyon Science Transfert, le Fonds national suisse de la recherche scientifique, la SATT Lyon-Saint Étienne et le Conseil européen de la recherche.

Contact chercheur :
Lyndon Emsley, chercheur à l’Institut des sciences analytiques (Université Claude Bernard Lyon 1/CNRS/ENS Lyon)

Références de l’article :
Hybrid polarizing solids for pure hyperpolarized liquids through dissolution dynamic nuclear polarization ; Gajan D, Bornet A, Vuichoud B, Milani J, Melzi R, van Kalkeren HA, Veyre L, Thieuleux C, Conley MP, Grüning WR, Schwarzwälder M, Lesage A, Copéret C, Bodenhausen G, Emsley L, Jannin S ; PNAS ; 29 septembre 2014.


Publié le 27 octobre 2014 Mis à jour le 3 novembre 2014