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L'impact et les enjeux des nouvelles technologies d'exploration et de thérapie du cerveau (Rapport)

13 mars 2012 : L'impact et les enjeux des nouvelles technologies d'exploration et de thérapie du cerveau (Rapport) ( rapport de l'opecst )
2- La spectroscopie par résonance magnétique (SMR)

La spectroscopie par résonance magnétique nucléaire (SRM) fournit une méthode non invasive d'étude de la biochimie et du métabolisme du système nerveux central. Elle permet la quantification précise de plusieurs dizaines de molécules et est basée sur le même principe que l'IRM. Elle est utilisée pour identifier certains métabolites tissulaires impliqués dans des processus physiologiques ou pathologiques. En neurosciences, la visualisation du métabolite recherché peut être utilisée pour diagnostiquer certains désordres métaboliques pouvant caractériser certaines maladies du cerveau, ce qui permet de donner des informations sur le métabolisme de tumeur.

3- La tomographie par émission de positrons (TEP)

Image en TEP

La tomographie par émission de positrons est une technique d'imagerie nucléaire qui détecte les rayons émis par un traceur radioactif injecté au sujet. La TEP implique de disposer de traceurs, émetteurs de positons, ce qui suppose l'accès à un cyclotron (accélérateur de particules). Le tomographe a l'aspect d'un scanner ou d'une IRM, il est constitué de plusieurs couronnes ou cylindres de cristaux. Il possède également des sources radioactives (césium, germanium, etc.) pour réaliser l'image de transmission. De l'eau rendue radioactive à l'aide d'un cyclotron est injectée dans la circulation sanguine du volontaire ou du patient examiné. Sous réserve de disposer du radiotraceur spécifique, la TEP permet le ciblage des zones à étudier. Elle a été développée pour mesurer différents aspects de la physiologie des fonctions cérébrales en fonction du type de traceur radioactif utilisé. Le métabolisme glucidique, la synthèse des récepteurs des protéines et la distribution des récepteurs sont des exemples de fonctions étudiées par la TEP.

Dans les régions activées par une tâche sensori-motrice ou cognitive, l'augmentation de débit sanguin se traduit par une augmentation locale de la radioactivité dans le tissu cérébral, laquelle est détectée par la caméra TEP. Le radiotraceur est fixé sur une molécule physiologiquement active, elle-même capable de se fixer sélectivement par exemple sur les neurorécepteurs ou des protéines spécifiques. De nombreux radiomarqueurs capables de se lier à des neurorécepteurs spécifiques sont développés pour la TEP, certains permettent de visualiser les neurorécepteurs impliqués. Ils servent de balise pour suivre, à l'aide d'outils de détection appropriés, le cheminement d'une molécule préalablement marquée dans l'organisme. Les images de la concentration en radiotraceurs dans certaines parties du cerveau sont alors reconstruites par traitement informatique des données. Les valeurs ainsi recueillies sont ensuite analysées et transformées à l'aide d'un modèle mathématique afin de permettre la reconstruction à l'écran d'une image représentant la position du radiotraceur dans l'organisme. La TEP produit une image fonctionnelle de certaines zones du cerveau avec une précision de niveau moléculaire.

En neurologie et en psychiatrie, la TEP est aujourd'hui largement utilisée pour des études physiologiques et physiopathologiques de la cognition et du comportement, ainsi que pour l'étude de différentes pathologies affectant le système nerveux central telles que l'épilepsie, l'ischémie cérébrale, les accidents vasculaires cérébraux et les maladies neurodégénératives (Alzheimer, Parkinson, Huntington).

L'évolution récente de la TEP est le couplage de cette technique avec le scanner à rayons X (TEP-scan) dans le but de permettre un repérage anatomique précis des anomalies métaboliques révélées par la TEP. L'imagerie de transmission est réalisée par le scanner.

En Allemagne58(*), les chercheurs ont fait le choix d'associer l'IRM et la TEP sur un seul et même appareil pour combiner les avantages des deux approches : résolution anatomique, temporelle. Les scientifiques cherchent à augmenter la résolution des images obtenues par IRM en augmentant la puissance en Tesla (T) des champs magnétiques (traditionnellement 1,5 ou 3T) pour atteindre la valeur de 7T, et même 9,4T. Un IRM d'une puissance de 9,4T a été installé au centre de Jülich en 2009.

L'objectif est de permettre la localisation et l'analyse de mécanismes neuronaux complexes et l'analyse au niveau moléculaire du fonctionnement du cerveau. Depuis novembre 2010, 5 prototypes de ces appareils d'une puissance de 3T ont été installés en Allemagne et aux États-Unis. De l'avis des chercheurs, ces appareils accroissent la précision du diagnostic par une résolution plus grande au sein des tissus, et réduisent le temps d'exposition et d'observation. Ils sont très performants pour cibler avec précision les tumeurs et analyser les plaques amyloïdes dans la maladie d'Alzheimer.


* 58  Mission des Rapporteurs en Allemagne du 12 au 15 septembre 2011.