IRM, HIFU et Liposomes : Une nouvelle méthode de traitement chimiothérapeutique

  

   

IRM + HIFU+TSL

Des scientifiques de l'Université technique d'Eindhoven (Pays-Bas) en collaboration avec des chercheurs de Philips Research ont obtenu des résultats très encourageants lors des tests d'une méthode innovatrice de traitement par chimiothérapie qui combine trois technologies de pointe: l'IRM, le HIFU (High Intensity Focused Ultrasound) et les liposomes (vésicules artificielles). Le but de cette expérience était d'utiliser les trois techniques médicales pour acheminer des molécules de Doxorubicine directement sur le site d'une tumeur. 

Lors de la chimiothérapie ordinaire, la circulation sanguine peut jouer un  rôle décisif dans la finalité du traitement. Si la tumeur ciblée présente des anomalies affectant l'irrigation sanguine ou si elle est tout simplement peu vascularisée, les quantités de médicament sur le site seront considérablement réduites. L'augmentation de la dose initiale du médicament ne représente en aucune manière une solution à ce problème car souvent les substances utilisées dans ce traitement affectent les tissus sains aussi. 

C'est en ce moment qu'entre en scène cette nouvelle méthode de ciblage de la tumeur. Le principe fonctionnel est le suivant:

• Un balayage constant par IRM est effectué pour surveiller la zone affectée;
• Les ultrasons de haute précision servent à 'chauffer' seulement la zone ciblée à l'aide de l'IRM;
• Le patient se voit administré des doses de liposomes contenant le médicament ainsi que des agents de contraste magnétiques; ces liposomes (de type TSL) réagissent spécifiquement à la chaleur, ne libérant leur contenu que dans les tissus 'bouillants';
• L'évolution du traitement est ensuite supervisée par IRM en se servant des agents de contraste préalablement administrés.

   L' évolution d'un tel traitement est magnifiquement présentée dans cette vidéo: Image Induced Drug Delivery

L'article complet, en anglais, est disponible ici.

   

   

La nano-IRM

Vision d’une avancée fort prometteuse

En 2010, une équipe de recherche du MIT a mis au point une machine d’imagerie par résonance magnétique offrant une résolution 100 millions de fois supérieure à celle de l’IRM traditionnelle en plus de permettre l’obtention d’images de virus en trois dimensions. Voyons voir qu’est-ce que la nano-IRM.

La nano-IRM

La nano-IRM, sur laquelle des chercheurs travaillent depuis le début des années 1990, met en commun les principes de l’IRM et de la microscopie à balayage électronique. Comme c’est le cas avec l’IRM traditionnelle, les spins des atomes d’hydrogène, qui sont soumis à un gradient de champ, sont basculés par un champ magnétique radiofréquence qui les fait résonner. Ensuite,  les principes de la microscopie par balayage électronique entrent en jeu. L’énergie dégagée par les spins en résonnance fait vibrer un levier mécanique dont les oscillations sont détectées par un laser qui, en balayant la surface de la particule magnétique, peut produire une image 3-D en fonction de la densité des atomes d’hydrogène présents dans le virus.

L’obtention de l’image des virus (voir la vidéo)

Comme le montre la vidéo, l’échantillon, dans le cas présent, un virus, est attaché au bout d’un minuscule levier en silicone. Lorsqu’un nanoaimant est approché de l’échantillon, les protons du  noyau des atomes d’hydrogène sont  attirés, ce qui génère une force très faible sur le levier. Les spins basculent, puis retrouvent leur position initiale. La faible quantité d’énergie qu’ils dégagent fait osciller le levier. Le laser mesure ensuite le déplacement, créant une série d’images 2-D de l’échantillon, qui, combinées, permettent l’obtention d’une image en 3-D.

Pour plus d'informations, voir http://web.mit.edu/newsoffice/2010/nano-mri-0427.html

Un nouveau détecteur de mensonge?

Cette semaine, à la suite d’une interrogation soulevée par le professeur de physique qui encadre notre projet, nous nous sommes penchés sur la question suivante : l’IRM pourrait-elle éventuellement être utilisée en tant que détecteur de  mensonge? Au premier abord, nous avons répondu par la négative, convaincus que l’activité cérébrale ne pouvait être détectée par la résonance magnétique. Cependant, en approfondissant le sujet, nous sommes forcés d’admettre que notre hypothèse de départ était erronée.

Un outil pour détecter l’activité cérébrale?

Contrairement à ce que nous le pensions, il est possible de détecter l’activité de différents organes par l’intermédiaire de l’IRM. Il s’agit de prendre des coupes moins précises, mais plus rapides de la partie à observer pour avoir une idée de sa dynamique. Cette technique est appelée IRM fonctionnelle. Grâce à l’IRM, il est entre autres possible de déterminer à quel point le sang circulant en un endroit spécifique est oxygéné. Le phénomène peut être expliqué par la modification des propriétés magnétiques de l’hémoglobine (pigment responsable du transport de l’oxygène dans le sang), qui varient selon la quantité d’oxygène transporté. Puisque les cellules nerveuses du cerveau exigent un apport accru en oxygène lorsqu’elles sont en activité, il est possible de localiser l’activité cérébrale en fonction de la concentration d’oxygène en un certain endroit du cerveau.

Mais comment l’activité cérébrale indique-t-elle que la personne ment?

Les chercheurs qui ont tenté d’utiliser l’IRM comme détecteur de mensonge se sont basés sur une méthode appelée soustraction cognitive. Le principe de cette technique repose sur le fait que si une personne dit la vérité, certaines parties de son cerveau s’activent, alors que si elle ment, les zones actives de son cerveau ne seront pas les mêmes. Par exemple, si je dis à mon ami que j’adore ses nouveaux pantalons jaunes, une partie de mon aire visuelle s’activera. Cependant, si en réalité, je trouve la couleur des pantalons horrible, la même partie de mon aire visuelle s’activera, mais d’autres parties de mon cerveau destinées à l’inhibition des réactions qui pourraient trahir mon mensonge présenteront également une plus grande activité. En comparant l’image cérébrale de plusieurs personnes qui mentent, il serait possible d’identifier les zones cérébrales impliquées et d’établir des critères afin de déterminer les caractéristiques communes au cerveau du menteur.



Gauche (vérité): L'image ne présente aucune activité cérébrale inhabituelle.

Droite (mensonge):L'activité accrue dans le cortex préfrontal du sujet montre qu'il ment.



Par ailleurs, à l’heure qu’il est, l’IRM ne peut être considérée comme une technique fiable de détection du mensonge en raison de variations trop importantes entre le fonctionnement du cerveau de différents individus. Les chercheurs ayant conçu le « No lie MRI » devront donc approfondir leurs recherches s’ils veulent un jour voir leur IRM remplacer le traditionnel polygraphe.

Pour plus d’informations sur le sujet, voir : http://spectrum.ieee.org/biomedical/imaging/mri-lie-detectors/3

RMN

Tout d’abord, pour bien comprendre l’IRM, il est nécessaire de saisir le concept de résonance magnétique nucléaire (RMN).

De façon vulgarisée, la résonance magnétique nucléaire est la modification  d’aimantation des noyaux d’une substance grâce à la coopération de deux champs magnétiques. Il y a le champ statique fixe élevé (vecteur Bo) et celui électromagnétique tournant (vecteur B1).

Le champ horizontal Bo est entouré de protons tournant autour de celui-ci à une certaine fréquence angulaire. Bo possède deux angles de précession, un vecteur d’aimantation dans le sens de Bo (parallèle) et un dans le sens opposé (antiparallèle). Ces deux angles sont deux niveaux d’énergie : basse énergie (parallèle) et haute énergie (antiparallèle). Or, la basse énergie possède un peu plus de protons que la haute et, grâce à cette différence, il est possible de produire un signal RMN à l’échelle tissulaire.

Louis Fortin

L’IRM d’un point de vue global

En raison de son excellente résolution spatiale et temporelle, il va sans dire que l’IRM constitue un outil de recherche et de diagnostic très puissant dont la contribution à notre compréhension du fonctionnement de différents organes, notamment, le cerveau, est sans précédent.

En bref, l’IRM permet d’obtenir une image en fonction de l’orientation du moment magnétique (ou spin) des protons contenus dans le noyau des atomes d’hydrogène lorsqu’ils sont soumis à un champ magnétique. Cette orientation est modifiée par de brèves impulsions d’ondes radio suite auxquelles les moments magnétiques reprennent leur position d’origine en émettant une onde enregistrée sous forme de signal. La nature des tissus peut être déterminée selon le temps requis afin que lesdits moments retrouvent leur position initiale.

Voici un lien intéressant qui explique le fonctionnement de l’IRM très simplement. À découvrir!http://www.cea.fr/var/cea/storage/static/fr/jeunes/animation/aLaLoupe/IRM/animation.htm

Vision voit au-delà de la surface

L’imagerie médicale permet l’observation des processus biologiques au sein d’organismes vivants. Cette méthode, grâce à laquelle la détection de certaines anomalies physiologiques est possible, est non invasive. Elle ne présente donc aucun risque de lésion pour les tissus observés.

Fascinée par les images d’une grande précision pouvant être obtenues par l’intermédiaire de l’IRMN (Imagerie par Résonance Magnétique Nucléaire), l’équipe Vision, formée de quatre visionnaires passionnés de physique, a choisi de se consacrer à l’approfondissement de cette technique des plus intéressantes.

Responsabilités!

Chef : Louis Fortin
Secrétaire :Valérie Tremblay-Abel
Responsable du journal : Paul Neag
Responsable du blog : Julien Fontaine

Génial!