Добірка наукової літератури з теми "18F-TEP"

Bien que l’utilité de la TEP au [18F]FDG soit confirmée pour le diagnostic et le suivi thérapeutique chez les patients atteints de lymphome, la spécificité de la captation du [18F]FDG a été mise en doute en raison de sa dépendance au métabolisme du glucose, qui peut augmenter dans des conditions bégnines comme les processus inflammatoire ou infectieux. Compte tenu de ces limites, un nucléoside a été développé en tant que nouvel outil pour l'imagerie TEP ([18F]fludarabine). Une radiosynthèse entièrement automatisée a été mise en place et des études précliniques ont été menées sur des modèles murins de xénogreffes (lignées cellulaires folliculaires: RL7 et DOHH-2, myélome multiple (MM) : RPMI8226, lymphome du système nerveux central (LSNC) : MC116), parallèlement au [18F]FDG. Le profil de distribution de la radioactivité de la [18F]fludarabine dans des organes sélectionnés a confirmé le ciblage spécifique de la tumeur. Dans un modèle de lymphome folliculaire, nous avons évalué sa fiabilité pendant le traitement par rituximab et démontré - pas d’interférence entre le traitement et sa captation - une plus forte corrélation entre la fixation de ce radiopharmaceutique et les valeurs quantitatives extraites de l'histologie, comparée au [18F]FDG-TEP. En conséquence, cet outil TEP peut être considéré comme une approche prometteuse pour détecter la maladie résiduelle persistante pendant ou après un traitement par chimiothérapie. En outre, l’évaluation de la [18F]fludarabine lors d’un processus inflammatoire induit par la térébenthine a montré une accumulation significativement plus faible dans le tissu inflammé par comparaison à celle observée avec le [18F]FDG. Dans le MM, le rôle de la [18F]FDG-TEP reste limité en raison de son manque de sensibilité pour détecter une atteinte diffuse de la moelle osseuse et de petites lésions crâniennes dues à la fixation physiologique du [18F]FDG dans le cerveau. Nos données suggèrent que la TEP à la [18F]fludarabine pourrait représenter une modalité alternative et peut-être plus spécifique pour l'imagerie de MM. Dans notre dernière étude, sur les tumeurs cérébrales de xénogreffes, ce nouvel outil TEP a révélé des réponses significativement divergentes entre le LSNC et le glioblastome (GBM), tandis que le [18F]FDG a montré un chevauchement de fixation entre ces deux modèles. Une première étude chez l'homme a été entreprise pour un diagnostic initial, où 10 patients non traités ont été recrutés avec une leucémie lymphoïde chronique à cellules B (LLC) ou un lymphome B diffus à grandes cellules (LBDGC). Les scanners partiels successifs ont été acquis pendant 250 mn après l’injection i.v d’une activité de 4MBq/kg. Les résultats avec les modalités conventionnelles (TDM et/ou [18F]FDG-TEP) ont également été considérés. L'étude a également été conçue pour estimer la dosimétrie pour les principaux organes. Chez les patients atteints d’un LBDGC, une augmentation de la captation a été observée dans les sites considérés anormaux par TDM et [18F]FDG ; chez deux patients, des résultats contradictoires ont été observés avec ces deux radiopharmaceutiques. Chez les patients LLC, la fixation de la [18F]fludarabine a coïncidé avec les sites susceptibles d'être impliqués et a montré une captation significative dans la moelle osseuse hématopoïétique. Aucune fixation n'a été observée, quel que soit le groupe de maladies, dans le muscle cardiaque et le cerveau. De plus, la dose efficace moyenne a été révélée inférieure à la dose efficace rapportée pour le [18F]FDG. En conclusion, ces résultats précliniques et cliniques ont révélé une grande spécificité de ce radiopharmaceutique pour les tissus lymphoprolifératifs. De plus, cela pourrait être un outil robuste pour quantifier plus précisément la maladie, même avec des processus inflammatoires, évitant ainsi les résultats faussement positifs, et une approche innovante pour l'imagerie des maladies lymphoprolifératives caractérisées par une faible activité mitotique
Although PET using [18F]FDG has proved to be useful for diagnosis and therapy monitoring in patients with lymphoma, the specificity of [18F]FDG uptake has been critically questioned because of its dependence on glucose metabolism, which may indiscriminately increase in benign conditions such as inflammatory or infectious processes. Considering these drawbacks, an adenine nucleoside analogue was developed as a novel PET imaging probe ([18F]fludarabine). An efficient and fully automated radiosynthesis has been implemented and, subsequently preclinical studies in xenograft murine models (follicular cell lines: RL7 and DOHH-2, multiple myeloma (MM): RPMI8226, central nervous system (CNS) lymphoma: MC116) were conducted with this novel 18F-radiopharmaceutical in parallel with [18F]FDG. The pattern of the radioactivity distribution in selected organs confirmed the tumor-specific targeting. In a follicular lymphoma model, we evaluated its robustness during rituximab therapy and demonstrated - the treatment did not interfere with its uptake - a stronger correlation between quantitative values extracted from this 18F-radiopharmaceutical and histology when compared to [18F]FDG-PET. Accordingly, this PET tool may be considered as a promising approach for detecting the persistence of residual disease during or after rituximab-like treatment. Furthermore, its behaviour in turpentine-induced inflammatory process showed significantly weaker uptake in inflammation when compared to [18F]FDG. In MM, the role of [18F]FDG-PET remains limited because of its lack of sensitivity for detecting diffuse bone marrow involvement, small skull lesions due to the physiological [18F]FDG uptake in brain. Our data suggested that [18F]fludarabine-PET might represent an alternative and perhaps more specific modality for MM imaging. In our latest study, on xenograft brain tumors, this novel PET probe revealed significantly divergent responses between CNS lymphoma and glioblastoma (GBM), while [18F]FDG demonstrated overlap between the groups. A first in man study, was undertaken, for an initial diagnosis, where 10 untreated patients were enrolled with either B-cell chronic lymphocytic leukemia (CLL) or diffuse large B-cell lymphoma (DLBCL). Successive partial body scans were acquired for 250 min after i.v. injection with an activity of 4 MBq/kg. The results with conventional modalities (CT and/or [18F]FDG-PET) have also been investigated. The study was also designed to estimate its radiation dose for major organs. In DLBCL patients, increased uptake was observed in sites considered abnormal by CT and [18F]FDG; in two patients discrepancies were observed in comparison with [18F]FDG. In CLL patients, the uptake coincided with sites expected to be involved and displayed a significant uptake in hematopoietic bone marrow. No uptake was observed, whatever the disease group, in the cardiac muscle and brain. Moreover, its mean effective dose was below the effective dose reported for [18F]FDG. In conclusion, these preclinical and clinical findings revealed a great specificity of this 18F-radiopharmaeutical for lymphoma tissues. Furthermore, it might well be a robust tool for correctly quantifying the disease, even with inflammatory processes, thus avoiding the false-positive results, and an innovative approach for imaging lymphoid neoplasms with low mitotic activity

La maladie d’Alzheimer (AD) est la principale cause de démence neurodégénérative, caractérisée à 95% par des formes tardives (LOAD) qui présentent des troubles mnésiques et progressent lentement. Cependant, environ 5% des patients atteints d’AD présentent une forme précoce de la maladie (EOAD) débutant avant 65 ans. Bien que le substratum lésionnel soit identique à la LOAD, l’EOAD est caractérisée par une plus grande sévérité des dépôts de plaques amyloïdes, des enchevêtrements neurofibrillaires et de l’atrophie cérébrale. De plus, l’EOAD est plus hétérogène que la LOAD, car même si la majorité des troubles sont mnésiques il existe une proportion importante de formes atypiques affectées par des troubles du langage, visuospatiaux ou exécutifs. Bien que de nombreuses études en imagerie TEP 18F-FDG aient permis de caractériser métaboliquement l’EOAD par rapport à la LOAD ou à un groupe de contrôles sains, très peu différentiaient pas les formes typiques (mnésiques) des formes atypiques. Dans ce travail de thèse, nous avons examiné les données d’imagerie TEP 18F-FDG, complémentées par l’IRM structurelle, afin d’améliorer la caractérisation et la compréhension des formes typiques et atypiques d’EOAD. Suite à un premier travail d’harmonisation des reconstructions TEP 18F-FDG entre deux machines GE et Siemens ayant toutes deux servies à l’acquisition des données patients, notre second objectif a été d’étudier à l’inclusion sur le cerveau entier les patterns hypométaboliques caractéristiques des différentes formes d’EOAD et leurs corrélations potentielles avec la performance neuropsychologique. Cette étude a montré que chaque forme clinique d’EOAD était caractérisée par des patterns hypométaboliques spécifiques fortement corrélés aux symptômes cliniques et aux scores neuropsychologiques du domaine cognitif associé. Par la suite, nous nous sommes intéressés à la progression sur 3 ans de l’hypométabolisme sur la surface corticale en fonction des formes typiques ou atypiques d’EOAD. Bien que des patterns similaires d’évolution de l’hypométabolisme entre les formes typiques et atypiques aient été observés au niveau du cortex pariétal, seules les formes atypiques ont présenté une réduction du métabolisme bilatérale plus importante au niveau du cortex orbito-frontal latéral associée à des déclins cognitifs plus sévères. Temporellement, les résultats suggèrent que l’hypométabolisme chez les formes typiques progresserait selon un axe antérieur-vers-postérieur en cohérence avec les stades de Braak et Braak, alors que l’hypométabolisme chez les formes atypiques progresserait selon un axe postérieur-vers-antérieur. Pris ensemble, ces résultats confortent l’hypothèse d’une distribution différente de la pathologie tau en termes de charge et d’évolution temporelle entre ces deux formes d’EOAD. Notre dernier objectif a été de déterminer les capacités discriminatives des données TEP 18F-FDG, seules ou combinées aux données de l’IRM structurelle, afin de classifier de manière automatique et supervisée des patients atteints d’EOAD en forme typique ou atypique. Nous avons mis en application des algorithmes de machine learning combinés à des méthodes de validation croisée afin d’évaluer les influences de diverses composantes sur les performances de classification. Des précisions équilibrées maximales égales à 80,8% en imagerie monomodale TEP 18F-FDG et 92,4% en imagerie multimodale TEP 18F-FDG/IRM T1 ont été obtenues, validant ainsi la TEP 18F-FDG comme un biomarqueur sensible de l’EOAD et soulignant l’apport incontestable de la multimodalité. En conclusion, nos travaux ont permis une meilleure caractérisation et compréhension des formes cliniques d’EOAD, ouvrant la voie à un management personnalisé du patient et des traitements plus efficaces pour ces formes distinctes
Alzheimer’s disease (AD) is the most common form of neurodegenerative dementia, characterized at 95% by late-onset forms (LOAD) which present episodic memory impairments and progress slowly. However, 5% of AD patients have an early-onset form (EOAD) of the disease whose onset begins before 65. Although the lesion substratum is similar between EOAD and LOAD, EOAD has more severe neuritic plaque deposits, neurofibrillary tangles and brain atrophy. Moreover, EOAD is more heterogeneous than LOAD, because even if most of the impairments are about episodic memory there is a high proportion of atypical forms impaired in language, visuospatial or executive functions. Although many 18F-FDG PET studies allowed to metabolically characterize EOAD compared to LOAD or healthy controls group, very few differentiated typical from atypical forms. In this thesis, we examined 18F-FDG PET data, complemented by structural MRI, in order to improve characterization and comprehension of typical and atypical forms of EOAD. Following a first harmonization work between 18F-FDG PET reconstructions from both GE and Siemens scanners used for the acquisition of patient data, our second aim was to study at baseline on the whole brain hypometabolic patterns characterizing the clinical forms of EOAD and their correlations with neuropsychological performance. This work showed that each clinical form of EOAD was characterized by specific hypometabolic patterns highly correlated with clinical symptoms and neuropsychological performance of the associated cognitive domain. Then, we focused on the 3-year hypometabolism progression on the cortical surface according typical or atypical forms of EOAD. Although similar patterns of hypometabolism evolution between typical and atypical forms were observed in parietal cortices, atypical only showed a more severe reduction of metabolism in lateral orbitofrontal cortices associated with more severe cognitive declines. Temporally, the results suggest that hypometabolism in typical forms would progress according to an anterior-to-posterior axis coherently with Braak and Braak stages, whereas in atypical forms hypometabolism would progress according a posterior-to-anterior axis. Taken together, results consolidate the hypothesis of a different tau distribution in terms of burden and temporal evolution between both forms of EOAD. Our last goal was to determine the discriminative power of 18F-FDG PET data, alone or combined to structural MRI data, in order to automatically classify in a supervised manner EOAD patients into typical or atypical form. We applied machine learning algorithms combined to cross-validation methods to assess influence of some components on classification performances. Maximum balanced accuracies equal to 80.8% in monomodal 18F-FDG PET and 92.4% in multimodal 18F-FDG PET/T1 MRI were obtained, validating 18F-FDG PET as a sensible biomarker of EOAD and highlighting the incontestable contribution of multimodality. In conclusion, our works allowed a better characterization and comprehension of clinical forms of EOAD, paving the way to personalized patient management and more effective treatments for these distinct clinical forms

L’IRM apporte des informations morphologiques concernant la tumeur, mais également des informations concernant sa micro-vascularisation. En TEP/TDM, l’accumulation de la 18F-FDopa dans les cellules tumorales résulte de l’activité métabolique plus importante que celle des tissus sains. Nous avons étudié 28 gliomes pour lesquels nous avons analysé les données provenant d’IRM et de TEP/TDM. Une méthode de recalage a été développée afin de combiner les informations issues des deux modalités TEP et IRM et d’extraire des volumes d’intérêt sur la base des données conjointes TEP et IRM. L’analyse du contenu de ces volumes d’intérêt par un modèle de mélange gaussien a permis de différencier, dans ces volumes, les tissus tumoraux et les tissus sains, et d’obtenir ainsi des volumes tumoraux et de référence communs pour les modalités TEP et IRM. Des paramètres issus de la TEP ou de l’IRM ont ensuite été calculés dans ces volumes communs aux deux modalités, pour caractériser les tumeurs et les tissus sains. L’analyse discriminante linéaire (ADL) des données TEP/TDM et d’IRM combinées permet de discriminer les différentes classes tissulaires. Les courbes Receiver Operating Characteristic ROC combinées à l’ADL permettent d’évaluer les critères multiples [SUVmax , rCBV] et [rk1 , rCBV] et conduisent à des AUC respectives de 0,88 et 0,92. En considérant les informations combinées [SUVmax , rCBV], nous avons obtenu une sensibilité de détection des tumeurs de haut grade de 95% pour une spécificité correspondante de 60% ainsi qu’une valeur prédictive négative de 52% pour une valeur prédictive positive de 95%. De même, avec le critère [rk1 , rCBV], nous avons obtenu une spécificité de 60% pour 95% de sensibilité de détection des tumeurs de haut grade ainsi qu’une valeur prédictive négative de 60% pour une valeur prédictive positive de 95%. Nos travaux montrent que la fusion des informations microvasculaires et métaboliques est possible. Dans le cas du diagnostic différentiel des gliomes, l’information microvasculaire n’apporte cependant pas d’information plus discriminante que l’information métabolique seule
MRI provides morphological information about tumour, but also provides information regarding the micro-vascularization of the tumour. In PET/CT, the accumulation of 18F-FDopa in tumour cells results from the metabolic activity greater than that of healthy tissues. We studied 28 gliomas for which we analysed data from MRI and PET/CT. A registration method has been developed to combine information from both PET and MRI and to extract volumes of interest consistent with the information included in the two modalities. In these volumes, the tumour compartment and normal tissue compartment were identified using a Gaussian mixture model. Parameters from PET or MRI data were then calculated in these compartments. ROC analyses combined with linear discriminant analyses were used to assess whether joint observation of standardized uptake value (SUVmax ) and relative Cerebral Blood Volume (rCBV) or of relative rk1 and rCBV could distinguish between low grade and high grade tumours. We found that using this joint analysis, 82.4% of high-grade tumors and 70.0% of low-grade tumors were correctly classified (AUC of 0.88 for [SUVmax , rCBV] and of 0.92 for [rk1 , rCBV]). Considering the [SUVmax , rCBV] combined information, the sensitivity for detecting high-grade tumors was 95% with a specificity of 60%. The negative predictive value was 52% for a positive predictive value of 95%. Similarly, considering the [rk1 , rCBV] combined information, we also a specificity of 60% associated with a 95% sensitivity for detecting high-grade tumors, with a negative predictive value of 60% and positive predictive value of 95%. Our work shows that joint analysis of microvascular and metabolic information is possible by combining PET and MR imaging data. However, we found that, in our patient population, the microvascular information given by MR did not bring information more discriminating than the metabolic information derived from PET only

Problématique : Les paramètres fonctionnels extraits en Tomographie par Émission de Positons (TEP) à la 18F-Choline (FCH) et en Imagerie par Résonance Magnétique (IRM) apportent-ils une information supplémentaire par rapports aux informations déjà connues pour caractériser l’agressivité du tissu tumoral ? Objectifs : Notre travail avait pour objectifs tout d’abord (i) de mettre en évidence un éventuel lien entre les paramètres quantitatifs extraits par TEP à la FCH et et les paramètres clinicopathologiques dans le cancer de la prostate. Après cette étude préliminaire, pour quantifier au mieux l’influx de FCH par analyse dynamique de l’acquisition précoce, la deuxième étape avait pour but (ii) d’optimiser cette acquisition. Enfin (iii), le dernier objectif était de mettre en évidence un éventuel lien entre les paramètres quantitatifs extraits par TEP à la FCH et les paramètres quantitatifs extraits par IRM multiparamétrique. Résultats : Pour la première étape (i), nous avons comparé les paramètres quantitatifs extraits par TEP à la FCH et les paramètres clinico-pathologiques de 61 patients venant en TEP à la FCH pour le bilan d’extension initial. L’influx de FCH mesuré par analyse dynamique était plus élevé pour les patients avec un score de Gleason ≥ 4+3 que pour les patients avec un score de Gleason < 4 + 3. Pour la deuxième étape (ii), nous avons tout d’abord voulu optimiser la durée de l’acquisition précoce de TEP à la FCH en comparant le contraste sur bruit de 77 lésions tumorales à 5 minutes et 10 minutes après l’injection de FCH. Le contraste sur bruit à 5 minutes n’était statistiquement pas différent de celui à 10 minutes. La deuxième phase de l’optimisation de l’acquisition précoce de la TEP à la FCH consistait à déterminer quel était le meilleur échantillonnage temporel de ces 5 minutes par la comparaison de 7 échantillonnages temporels différents avec un objectif d’influx de FCH extrait de 37 lésions. L’échantillonnage temporel 12x5”-8x30” a été retenu. Pour la dernière étape (iii), nous avons comparé les paramètres TEP et IRM extraits de 14 lésions tumorales prostatiques. L’influx de FCH et la constante de transfert du gadolinium étaient corrélés, toutefois de manière modérée (r = 0,55). Conclusion : L’influx de FCH mesuré par analyse dynamique de l’acquisition précoce en TEP semble lié à la différenciation des cancers prostatiques. Cet influx semble également lié à la constante de transfert du gadolinium. Ces 2 paramètres d’imagerie semblent toutefois quantifier des processus physiopathologiques différents. Les différents résultats obtenus justifient la poursuite des travaux pour évaluer le rôle de marqueur d’agressivité des cellules cancéreuses prostatiques des différents paramètres quantitatifs obtenus par imagerie fonctionnelle par TEP à la FCH et par IRM multiparamétrique
Research question: Do the functional parameters derived by 18F-Choline (FCH) Positon Emission Tomography (PET) and Magnetic Resonance Imaging (MRI) add informations to characterize the aggressiveness of prostate cancer? Objectives: The first objective of this work was (i) to enhance a potential link between quantitative parameters extracted by FCH PET and clinicopathological parameters in prostate cancer. Then, after this preliminary study, in order to optimize the quantification of the FCH influx with a kinetic analysis, the second objective was (ii) to optimize the exam protocol of the FCH PET early acquisition. Finally, the last objective was (iii) to enhance a potential link between quantitative parameters extracted by FCH PET and quantitative parameters extracted by multiparametric MRI in prostate cancer. Results: For the first step (i), we compared FCH PET quantitative parameters and clinicopathological parameters extracted from 61 patients referred to the nuclear medicine department to perform an FCH PET/ CT with newly histologically proven prostate cancer and before any treatment The FCH influx measured using kinetic analysis was higher for patients with a Gleason score ≥ 4+3 than for patients with a Gleason score < 4 + 3. Concerning the second step (ii), firstly, we compared the contrast to noise ratio of 77 prostatic cancer lesions at 5 minutes and 10 minutes post-injection in order to optimize the length of the early FCH PET acquisition. No significant difference was observed. Secondly, we sought to define an optimal time sampling of the early FCH PET acquisition comparing 7 different time samplings with a FCH influx as objective extracted from 37 prostatic cancer lesions. The 12x5”-8x30” time sampling was selected. For the last step of this work (iii), we compared FCH PET and multiparametric MRI quantitative parameters extracted from 14 prostatic cancer lesions. The FCH influx was moderately correlated to the vessel permeability measured by the volume transfert constant of gadolinium (r = 0.55). Conclusion: The FCH influx extracted from the early FCH PET acquisition using kinetic analysis seems to be linked to the tumoral differentiation of prostatic cancers. This FCH influx seems also linked to the vessel permeability. However, due to the moderate degree of correlation, these two imaging parameters reflect two different processes. To confirm the results obtained in this work, other studies are needed to enhance the role of the functional parameters derived by FCH PET and multiparametric MRI as biomarkers for prostate cancer

Objectifs : Les acquisitions dynamiques de tomographie par émission de positons utilisant comme radiotraceur le 18fluorodeoxyglucose (18F-FDG) sont essentiellement développées dans des protocoles de recherche de la modélisation compartimentale de la TEP cérébrale dans le but de déterminer le taux local de consommation de glucose. Cette procédure est toutefois lourde à mettre en place. Dans cette thèse, nous proposons une approche simple qui permet d’établir les courbes d’activité temporelles de différentes structures cérébrales basées sur la mesure directe de régions d’intérêts d’images reconstruites chronologiquement. Nous définissons et construisons des cartographies représentatives de la cinétique de fixation basées sur les courbes d’activité temporelles des pixels cérébraux. Matériels et méthodes : Nous avons mis en place un protocole d’acquisition et de reconstructions spécifiques, développé un logiciel spécifique pour le traitement des données et construits des cartographies à partir des paramètres d’ajustement (que nous avons définis) des profils de fixation. A partir de ces cartographies nous avons mis en évidence les plexus choroïdes dans le système ventriculaires. Nous avons par la suite construits des profils temporels d’activités cérébrales de régions d’intérêts prédéfinies, à partir d’une étude sur une population de sujets contrôles et une population de sujets atteints de Mild Cognitive Impairment (MCI). Une étude comparative entre les courbes temporelles d’activité brutes et les paramètres d’ajustement est alors effectuée entre les deux populations. Conclusion : Nous avons développé et évalué une méthodologie permettant de décrire les cinétiques du 18F-FDG suivant des cartographies paramétriques et de réduire le nombre de paramètres décrivant la cinétique de chaque pixel, cette méthodologie permet de même la mise en évidence fonctionnelle des plexus choroïdes. Nous avons montré qu’une analyse basée sur la dynamique de fixation du LCS et des plexus choroïdes peut alors être considérée comme un moyen de classification fonctionnelle discriminante entre un sujet aMCI et un sujet témoin. Nous avons de même montré que l’analyse factorielle discriminante basée sur les dynamiques de fixation brute au niveau hippocampique assure une classification correcte des sujets témoins et aMCI.

Les difficultés actuelles du diagnostic précoce de la Maladie d'Alzheimer (MA) rendent l'exploration cérébrale par imagerie moléculaire particulièrement pertinente et performante. Les travaux effectués au cours de cette thèse ont développé les méthodologies de l'imagerie TEP (tomographie par émissions de positons) dans cette optique.
Une première partie, méthodologique, a consisté à automatiser et à optimiser la radiosynthèse du [11C]PIB, un radiotraceur pouvant détecter l'accumulation des peptides amyloïdes dans le cerveau de patients atteints de la MA.
Dans une seconde partie, nous nous sommes intéressés à l'imagerie TEP de la neurotransmission sérotoninergique. Les antagonistes des récepteurs 5-HT6 ont démontré des propriétés procognitives et des études post-mortem ont montrées leur modification dans la MA. Cependant, aucun centre ne dispose encore d'un radiotraceur spécifique. Nous rapportons l'évaluation biologique d'un radiotraceur antagoniste des 5-HT6, le [18F]12ST05. D'autre part, une étude récente en imagerie TEP au [18F]MPPF, un antagoniste des récepteurs 5-HT1A, a révélé une diminution de sa fixation chez des patients Alzheimer alors qu'une augmentation pouvait être constatée chez des patients MCI. Nous sommes parvenus à reproduire une surexpression transitoire des 5-HT1A dans un modèle animal de la MA et nous proposons différents mécanismes compensatoires à l'origine de cette augmentation. Ces résultats apportent des hypothèses sur la nature des phénomènes compensatoires précoces stimulés et pourraient avoir des conséquences sur les thérapeutiques ciblant les 5-HT1A.

Chez un patient épileptique, aucun examen ne permet la délimitation exacte de la zone épileptogène (ZE) qui est définie par la zone corticale nécessaire à la genèse des crises. Dans les épilepsies du lobe temporal (ELT), près d’un tiers des patients ne sont pas libres de crises après la chirurgie en dépit d’un bilan préopératoire concluant. La tomographie par émission de positons (TEP) au [18F]MPPF permet la mise en évidence de zones d’hypofixation qui sont, à l’échelle du groupe, corrélées à l’épileptogénicité du parenchyme cérébral. Afin d’évaluer la validité de la TEP au [18F]MPPF pour identifier la ZE au plan individuel, tout d'abord nous avons comparé l’analyse visuelle et statistique par SPM de la TEP au [18F]FDG à la TEP au [18F]MPPF en termes de sensibilité et de spécificité chez 42 patients souffrant d’une ELT en cours de bilan préchirurgical. Dans une seconde étude nous avons développé une méthode d’analyse statistique d’un index d’asymétrie (IA) de la fixation du [18F]MPPF [BPND] et comparé les rendements de cette nouvelle approche à l’analyse standard SPM des images TEP en utilisant deux seuils statistiques différents (p< 0,05, corrigé au niveau du voxel et p< 0,05, corrigé au niveau du cluster) chez 24 patients opérés et guéris de leur ELT. Dans une troisième étude nous avons évalué, au niveau du groupe, l’influence d’un état dépressif sur le BPND du [18F]MPPF chez 24 patients souffrant d’une ELT. Ces trois études ont permis les conclusions suivantes : i) dans des conditions d’analyse identiques, La TEP au [18F]MPPF est supérieure au [18F]FDG pour identifier le lobe épileptogène chez des patients souffrant d’une ELT, ii) L’analyse de l’IA, avec un seuil à p< 0,05 corrigé au niveau du cluster, est la meilleure technique d’analyse de la TEP au [18F]MPPF et permet l’identification de la ZE avec une sensibilité de 96% et une spécificité de 88% dans l’ELT, iii) A l’échelle du groupe, un état dépressif est responsable d’une augmentation du BPND du [18F]MPPF dans les noyaux du raphé et l’insula controlatérale à la ZE
In patients suffering from epilepsy, no neuroimaging method has proved able to delineate the epileptogenic zone (EZ), which is defined by the area of cortex required to generate the epileptic seizures. About one third of patient suffering from temporal lobe epilepsies (TLE) are not seizure free after surgery after removal of the cortical area supposed to included the EZ according to the presurgical evaluation. Data from previous studies carried out in our departement suggested that decreases of the [18F]MPPF binding potential (BPND) correlated, at the group level, with cortical epileptogenicity. Our aim was to validate the relevance of [18F]MPPF PET at the individual level for identifying the EZ in TLE. In a first study, the [18F]MPPF PET of 42 patients suffering from TLE were visually and statistically analyzed and compared with [18F]FDG PET, which were performed in the same group of patients during their presurgical evaluation. In a second study, we developed a voxel based analysis of asymmetry index (AI) of [18F]MPPF binding and compared the sensibility and specificity of this method to those of conventional SPM analysis of [18F]MPPF PET data. This second study was carried out in 24 patients, who have been operated and remained seizure-free after surgery. Two statistical thresholds (p< 0.05 corrected at the voxel level and p< 0.05 corrected at the cluster level) were used for each method. In a last study, the correlation between the depressive symptoms and the BPND of [18F]MPPF was studied in 24 patients suffering from TLE. These three studies lead to the following conclusions: i) [18F]MPPF PET is more performant than [18F]FDG PET for identifying the epileptogenic lobe in patients suffering from TLE, ii) AI analysis with a statistical threshold of p< 0.05 corrected at the cluster is the method of analysis of [18F]MPPF PET that allowed EZ identification with the best sensitivity [96%] and specificity [88%] in TLE, iii) at the group level, depressive symptoms positively correlate with an increase of the BPND of [18F]MPPF BPND within the raphe nuclei and the insula controlateral to the EZ

Chez un patient épileptique, aucun examen ne permet la délimitation exacte de la zone épileptogène (ZE) qui est définie par la zone corticale nécessaire à la genèse des crises. Dans les épilepsies du lobe temporal (ELT), près d'un tiers des patients ne sont pas libres de crises après la chirurgie en dépit d'un bilan préopératoire concluant. La tomographie par émission de positons (TEP) au [18F]MPPF permet la mise en évidence de zones d'hypofixation qui sont, à l'échelle du groupe, corrélées à l'épileptogénicité du parenchyme cérébral. Afin d'évaluer la validité de la TEP au [18F]MPPF pour identifier la ZE au plan individuel, tout d'abord nous avons comparé l'analyse visuelle et statistique par SPM de la TEP au [18F]FDG à la TEP au [18F]MPPF en termes de sensibilité et de spécificité chez 42 patients souffrant d'une ELT en cours de bilan préchirurgical. Dans une seconde étude nous avons développé une méthode d'analyse statistique d'un index d'asymétrie (IA) de la fixation du [18F]MPPF [BPND] et comparé les rendements de cette nouvelle approche à l'analyse standard SPM des images TEP en utilisant deux seuils statistiques différents (p< 0,05, corrigé au niveau du voxel et p< 0,05, corrigé au niveau du cluster) chez 24 patients opérés et guéris de leur ELT. Dans une troisième étude nous avons évalué, au niveau du groupe, l'influence d'un état dépressif sur le BPND du [18F]MPPF chez 24 patients souffrant d'une ELT. Ces trois études ont permis les conclusions suivantes : i) dans des conditions d'analyse identiques, La TEP au [18F]MPPF est supérieure au [18F]FDG pour identifier le lobe épileptogène chez des patients souffrant d'une ELT, ii) L'analyse de l'IA, avec un seuil à p< 0,05 corrigé au niveau du cluster, est la meilleure technique d'analyse de la TEP au [18F]MPPF et permet l'identification de la ZE avec une sensibilité de 96% et une spécificité de 88% dans l'ELT, iii) A l'échelle du groupe, un état dépressif est responsable d'une augmentation du BPND du [18F]MPPF dans les noyaux du raphé et l'insula controlatérale à la ZE.

Avec 3000 nouveaux cas par an en France, le glioblastome multiforme (GBM) est la tumeur primitive du cerveau la plus fréquente. C’est aussi la plus agressive, l’espérance de vie moyenne des patients au moment du diagnostic ne dépassant guère 15 mois. Depuis l’étude de Stupp et collaborateurs en 2005, l’association radiothérapie – temozolomide est le traitement de référence en première ligne des glioblastomes nouvellement diagnostiqués. La protéine de la translocation (translocator protein, TSPO), connu aussi sous le nom de récepteur périphérique des benzodiazépines ou PBR, joue un rôle dans la biosynthèse des stéroïdes et le transport du cholestérol. L’interaction de la TSPO avec VDAC (Voltage-Dependant Anion Channel) dans les pores de transition de la perméabilité mitochondrial suggère également un rôle dans la régulation de l’homéostasie cellulaire et de l’apoptose. Certains travaux ont rapporté une surexpression de la TSPO dans des tumeurs cérébrales, suggérant que cette protéine pourrait représenter une cible moléculaire pour la thérapie du GBM. En particulier, l’Erucylphosphohomocholine (ErPC3, erufosine), dont l’activité antitumorale semble dépendre de la TSPO, a été capable d’induire l'apoptose in vitro dans des lignées de cellules de gliome résistantes à la chimiothérapie. Un radioligand de la TSPO pour l’imagerie par tomographie par émission de positons (TEP), le [18F]DPA-714, a été mis au point au CEA et validé dans différents modèles de neuroinflammation. Les hypothèses qui ont sous-tendu ce travail de thèse sont 1°) que la surexpression de la TSPO dans le GBM pouvait être mise en évidence par imagerie TEP au [18F]DPA-714 et 2°) que la manipulation pharmacologique de la TSPO, via les ligands spécifiques de cette protéine ou via l’ErPC3,pourrait induire l’apoptose dans les GBM. Les objectifs de la thèse étaient : 1°) d’évaluer l’expression de la TSPO dans un panel de cellules de gliomes murin et humain ; 2°) de caractériser, in vitro et in vivo, l’effet sur la survie cellulaire de lignées de GBM de l’administration de ligands de la TSPO [(et RO5-4864)] d’une part, ou de l’ErPC3 d’autre part ; 3°) de développer un modèle préclinique d’imagerie in vivo utilisant le [18F]DPA-714 pour suivre l’effet thérapeutique du ou des ligands sélectionné(s). Ce travail de thèse a démontré la faisabilité de l'imagerie TEP par [18F]DPA-714 pour détecter les gliomes 9L dans un modèle préclinique de rat et évaluer l’efficacité du traitement par ErPC3, ce qui pourrait constituer une nouvelle approche d’imagerie moléculaire du GBM. Il a permis de confirmer l'effet pro-apoptotique de l’ErPC3sur le gliome de rat in vitro et in vivo où une infiltration de la zone de la tumeur par les cellules microgliales/macrophages (CD11b-positives) et les astrocytes (GFAP-positives) chez les animaux traités à l’ErPC3 a pu être mise en évidence. Ces résultats ouvrent des perspectives intéressantes pour la recherche clinique dans le traitement des GBM
In France alone, there are 3000 new cases of glioblastoma multiforme (GBM) per year and therefore GBM is the most common and aggressive form of the primary tumor in the central nervous system (CNS). The clinical prognosis for glioblastoma patients is extremely poor with a median survival period that rarely exceeds 15 months post-diagnosis. Since the study performed by Stupp and colleagues in 2005, the standard treatment for newly diagnosed glioblastoma consists of surgical removal of the tumor, followed by radiotherapy and concomitant chemotherapy with temozolomide. The 18 kDa Translocator Protein (TSPO), previously known as the peripheral benzodiazepine receptor (PBR) is a mitochondrial membrane protein known to be implicated in cholesterol transport, protein import, transport of porphyrin, cell proliferation and apoptosis through its interaction with VDAC (Voltage-Dependent Anion Channel) in the mitochondrial permeability transition pore (PTPM). Previous studies have reported overexpression of TSPO in brain tumors, suggesting that this protein may represent a molecular target for the therapy of GBM. In particular, Erucylphosphohomocholine (ErPC3, erufosine), an alkylphosphocholine, seems to be a promising agent in the treatment of glioblastoma. Previous studies have reported its ability to induce apoptosisin otherwise highly apoptosis resistant glioma cell lines and ErPC3 induced apoptosis seems to require the presence TSPO. [18F]DPA-714, a new TSPO radioligand for positron emission tomography (PET) imaging, was developed at the CEA and validated in different models of neuroinflammation. The hypotheses underlying this thesis are: 1) that the overexpression of TSPO in GBM can be detected by PET imaging using [18F]DPA-714 and 2) that the targeting of TSPO, via specific ligands or via ErPC3, can induce apoptosis in GBM. The objectives of the thesis were: 1) to evaluate the expression of TSPO in a panel of rodent and human glioma cell lines and 2) to characterize, in vitro and in vivo, the anti-neoplastic effect of TSPO ligands (PK11195 and RO5-4864) or ErPC3 in glioma cell lines as well as 3) to develop a preclinical model for in vivo PET imaging using [18F]DPA-714 to monitor treatment efficacy of selected ligands. In this thesis, we demonstrated the feasibility of using PET imaging with [18F]DPA-714 to characterize 9L glioma in an orthotopic rat model and to evaluate the effect of ErPC3 treatment, which could provide a new approach to molecular imaging of GBM. We confirmed the pro-apoptotic effect of ErPC3 in the rat 9L glioma cells in vitro and in vivo, and found an infiltration of microglia/macrophages (CD11b-positive) and astrocytes (GFAP-positive) in the tumor area of animals treated with ErPC3. These results open interesting perspectives for clinical research in the treatment of GBM

L’accumulation des filaments appariés en hélices de la protéine tau (PHF tau) entraine un déclin cognitif rencontré dans la démence causée par la maladie d’Alzheimer (MA). Le radiotraceur 18F AV-1451, utilisé dans la tomographie par émission de positons (TEP), permet l’observation de la protéine tau in vivo. Pour déterminer le taux de dépôt des PHF tau dans le cerveau, l'approche classique consiste à effectuer deux scans séparés de 2 à 3 ans et à reconstruire les images TEP séparément. L’image différence obtenue souffre d’une grande variation dans l’intensité du signal. Un essai clinique nécessiterait alors un échantillon plus large pour déceler une différence significative entre un groupe recevant un traitement potentiel et un groupe contrôle. Notre nouvelle approche vise à reconstruire l’image différence directement des données TEP pour réduire la variance en introduisant une dépendance temporelle linéaire et en considérant la différence entre les doses injectées et le recalage entre les deux images. Pour valider la méthode, nous simulons différents niveaux de dépôt accru des PHF tau en créant une image artificielle à partir de données réelles d’un patient. Nous appliquons ensuite la méthode aux données de 123 sujets : 109 sains, 10 atteints de trouble cognitif léger et 4 souffrants de MA. La reconstruction jointe montre un meilleur contraste dans l'image différence créée par les simulations numériques et une variance considérablement réduite dans le changement du ratio de la valeur de fixation normalisée chez les sujets. La variance réduite de notre méthode entraine un échantillon plus petit pour un potentiel essai clinique contre la MA
The accumulation of the paired helical filament tau protein leads to the cognitive decline seen in Alzheimer’s disease (AD). The Positron Emission Tomography tracer, [18F]-AV-1451, permits the observation of PHF tau in vivo. To determine the rate of tau deposition in the brain, the conventional approach involves scanning the subject two times (2-3 years apart) and reconstructing the images separately. Region-specific rates of accumulation are derived from the difference image which suffers from an increased intensity variation making this approach inadequate for clinical trial looking at the effect of a candidate drug on tau because the increased variation leads to a higher sample size required. We propose a joint longitudinal image reconstruction where the tau deposition difference image is reconstructed directly from measurements leading to a lower intensity variation. This approach introduces a linear temporal dependency and accounts for spatial alignment, and the different injected doses. We validate the reconstruction method by simulating higher tau accumulation in real data at different intensity levels. We additionally reconstruct the data from 123 subjects: 109 healthy subjects, 10 suffering from mild cognitive impairment, and 4 diagnosed with AD. The joint reconstruction shows better contrast in the difference image obtained by the numerical simulations and a drastically reduced variance in the change of the Standard Uptake Value Ratio among subjects. The decreased variance of our method leads to a smaller sample size for a potential clinical trial evaluating the effect of a candidate drug against AD