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L'imagerie médicale monte en performance

Michel Le Toullec

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L'imagerie médicale monte en performance

© R. Dupuis/Université d'Illinois ; D.R.

Confort d'utilisation, précision d'images, simulation numérique, logiciels : les développements en cours visent à optimiser le diagnostic et le suivi du traitement.

Il paraît que le téléphone n'arrête pas de sonner à la clinique de l'Essonne à Évry, depuis l'annonce, le 19 novembre, de la mise en service, d'un appareil d'imagerie par résonance magnétique (IRM) de nouvelle génération. Originalité de ce système conçu par Philips : il ne présente pas le traditionnel et angoissant tunnel, mais est, au contraire, complètement ouvert sur les côtés. Dénommé Panorama HFO, cet appareil d'IRM à haut champ - 1 tesla - convient en particulier aux enfants, aux personnes de forte corpulence et... aux claustrophobes. Selon Jean-Luc Budillon, directeur général de Philips France, division systèmes médicaux, deux autres appareils de ce type sont en cours d'installation, l'un à la Pitié-Salpêtrière (Paris) et l'autre à l'hôpital Louis-Mourier (Colombes, Hauts-de-Seine). Jusque-là, sur un parc d'environ 450 IRM en France, une petite dizaine disposait déjà d'une structure ouverte : mais ces appareils fonctionnent à bas ou moyen champ (0,3 ou 0,6 tesla).

Entre temps, Siemens a présenté fin novembre aux États-Unis un appareil d'IRM ouvert à 3 teslas : Magnetom Verio. Car si l'IRM innove en terme de confort d'utilisation, cette technologie d'imagerie progresse surtout par la puissance du champ magnétique. En effet, plus le champ est élevé, meilleure est la résolution. Le record de puissance est aujourd'hui détenu par l'équipe de Keith Thulborn de l'Université de l'Illinois à Chicago (États-Unis) avec un appareil d'IRM à 9,4 teslas ! Alors que les IRM classiques sont basés sur la diffusion de molécules d'eau, ce système peut visualiser d'autres entités chimiques comme les ions sodium. L'intérêt est de pouvoir étudier comme jamais les mécanismes très consommateurs d'énergie au sein de la machinerie cellulaire du cerveau. On pourrait, par exemple, suivre en temps réel l'évolution de cellules cancéreuses en réponse à un traitement au lieu d'attendre d'observer la diminution de taille de la tumeur.

Rechercher la signature de pathologies

En France, le record de puissance d'un appareil d'IRM appartient au centre de neuro-imagerie NeuroSpin du CEA à Saclay (Essonne), inauguré fin 2006. L'utilisation d'un champ magnétique de 7 teslas - il en existe seulement trois autres en Europe - permet d'obtenir des images de très haute qualité. « Ainsi, il est possible de descendre la résolution spatiale vers 400 microns, contre seulement 1 mm pour un champ de 3 teslas », assure Jean-François Mangin, à NeuroSpin. Le centre vient d'ailleurs d'acquérir ses toutes premières images de cerveau humain sur cet équipement. Un tel appareil d'IRM permettra d'étudier les maladies neurodégénératives notamment et d'en rechercher la signature pour mieux les diagnostiquer.

D'autres travaux sont actuellement en cours sur l'imagerie appliquée aux maladies cardio-vasculaires. C'est ainsi que l'unité « biomécanique et génie biomédical » de l'UTC (Compiègne, Oise) s'intéresse à la simulation d'écoulements sanguins dans des vaisseaux reconstruits à partir d'images médicales (IRM ou angioscanner). « Ces travaux visent à mieux comprendre les mécanismes physiopathologiques impliqués et à aider le diagnostic ou le pronostic du clinicien, précise Cécile Legallais, directrice de l'unité. À terme, notre objectif est d'offrir un outil intégré de post-traitement d'images médicales. » À l'Inria de Rocquencourt (Yvelines), Jean-Frédéric Gerbeau s'intéresse également à la modélisation des écoulements sanguins. La simulation numérique lui permet, par exemple, de prévoir la perméabilité d'un stent (implant vasculaire) dans un vaisseau sanguin ou les contraintes mécaniques qu'il subit.

La recherche en oncologie bénéficie également des récents progrès en imagerie. Dans ce cadre, les chercheurs du CEA développent la simulation numérique dans le domaine de la TEP, tomographie par émission de positons. Cette technologie d'imagerie, qui utilise un traceur pour suivre le fonctionnement normal ou pathologique d'u`n organe, se heurte aux limites du temps de calcul. Afin de réduire ce temps, une équipe du SHFJ (Service hospitalier Frédéric-Joliot) a mené une simulation sur le supercalculateur Tera 10 du CEA à Bruyères-le-Châtel (Essonne). Dans le cadre d'un diagnostic en cancérologie, la simulation complète d'un examen TEP du corps entier chez l'homme a permis de reproduire de manière réaliste la distribution du traceur. Et ce, en moins de 3 heures de calcul alors qu'une simulation Monte-Carlo aurait nécessité 400 jours d'analyse sur un PC standard !

La nano-imagerie scrute les cellules

Le programme Miniara vise, quant à lui, le développement d'une suite logicielle pour une station d'imagerie multimodale (IRM, TEP...) dédiée à l'oncologie. Ce travail est mené dans le cadre du pôle de compétitivité Medicen. Cette future station proposera des logiciels de recalage et de fusion adaptés à la localisation des tumeurs à traiter ainsi que des outils pour l'exploitation des images médicales. Ces modules seront intégrés dans ISOgray, le système de planification du cancer par radiothérapie de Dosisoft (Cachan, Val-de-Marne), meneur du projet. Ils feront partie du PACS (système d'archivage et de transmission d'images) de future génération de la société Medasys (Gif-sur-Yvette, Essonne), autre partenaire de Miniara. Des chercheurs académiques participent également à ces travaux, notamment à Télécom Paris et l'Institut Curie (Paris).

L'Institut Curie est par ailleurs à l'origine d'une première en imagerie médicale, annoncée en novembre dernier. L'équipe menée par Simon Scheuring a pu observer à très haute résolution un tissu pathologique grâce à la microscopie à force atomique (AFM). En l'occurrence, il s'agissait de la membrane des cellules de cristallin chez un patient atteint de cataracte. Cette observation a permis de découvrir l'origine moléculaire de la pathologie chez le patient concerné, à savoir un manque de certaines protéines membranaires assurant l'adhésion cellulaire. Avec ces travaux, l'AFM quitte le champ de l'analyse scientifique pour, peut-être, devenir une technique de nano-imagerie médicale. Une approche que l'Institut va sans doute investiguer dans le cadre de sa plate-forme Nikon Imaging Center@Institut Curie-CNRS, tout juste inaugurée mi-décembre.

UNE PLATE-FORME POUR VALIDER DE NOUVELLES THÉRAPIES

Au cours du 2d semestre 2008, le CEA va inaugurer sur son centre de Fontenay-aux-Roses (Hauts-de-Seine) une plate-forme d'imagerie destinée à mieux comprendre et guérir les maladies neurodégénératives, hépatiques, cardiaques et infectieuses. Un partenariat avec Sanofi-Aventis et Servier La centaine de chercheurs et techniciens de Mircen aura notamment pour mission de suivre l'efficacité de thérapies géniques et cellulaires. Ce centre de recherche préclinique équipé en IRM et TEP disposera de laboratoires de sécurité microbiologique de niveau 3. L'équipe continuera notamment les travaux menés depuis deux ans sur les maladies de Parkinson et d'Huntington et mettra en oeuvre des essais précliniques de thérapie génique dans les deux cas. Dans le cadre du pôle de compétitivité Medicen, Mircen participera au programme Transal sur des traitements contre la maladie d'Alzheimer en partenariat avec Sanofi-Aventis et Servier. Ce projet recherche des biomarqueurs de cette pathologie par l'utilisation de l'imagerie sur des modèles animaux.

PLUS CONFORTABLE

L'équipement Panorama HFO de Philips est ouvert sur les deux côtés, au lieu d'être constitué du traditionnel tunnel. Ce système vient d'être mis en service à la clinique de l'Essonne (Évry) et sera bientôt installé dans deux autres entités en France. Il autorise, par exemple, la visualisation des deux artères rénales.

PLUS PUISSANTE

L'Université de l'Illinois de Chicago (États-Unis) détient l'appareil d'IRM le plus puissant au monde : son champ magnétique est de 9,4 teslas. Cet équipement permettrait, entre autres, de suivre en temps réel la réponse d'une tumeur cérébrale à un traitement donné.

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