Les apports de l’imagerie
dans la recherche translationnelle

La recherche translationnelle correspond à la mise en application médicale des résultats scientifiques de la recherche fondamentale, elle est un intermédiaire entre la recherche fondamentale et la recherche clinique. L'imagerie est un domaine qui a bénéficié de l’essor récent de la recherche translationnelle. C’est un outil essentiel pour l'exploration du vivant avec des approches qui sont morphologiques mais aussi fonctionnelles et métaboliques. Les développements en imagerie sont multiples (RMN, Médecine Nucléaire, Scanner X, Ultrasons, Imagerie optique…) et permettront demain de réaliser des diagnostics plus précoces et de suivre les traitements de façon plus spécifique.

Imagerie & maladies mentales : facteurs de risque, thérapeutiques

Jean-Luc MARTINOT,
Directeur de recherches Inserm, Psychiatre, option pédo-psychiatrie. Directeur de l'unité de recherche "imagerie & psychiatrie" Inserm - CEA, Orsay

Les recherches de l’unité "imagerie & psychiatrie" mettent en relation les évaluations cliniques et cognitives de patients ayant des affections psychiatriques ou des addictions, avec les données issues de l’Imagerie par Résonance Magnétique (IRM) ou par tomographie à positons (PETscanner). Elles contribuent à décrire la physiopathologie cérébrale des maladies mentales en détectant des anomalies anatomiques, métaboliques et neurochimiques dans plusieurs affections psychiatriques comme la schizophrénie, la dépression, les troubles anxieux, l’autisme de l’enfant. Elles permettent également d'évaluer l’impact cérébral des psychotropes en situation réelle. Les travaux de l’unité ont permis de mettre en évidence des régions du cerveau intéressantes pour orienter les recherches sur la physiopathologie des affections étudiées. Dans la schizophrénie, la clinique des hallucinations auditives a pu être directement reliée à des déviations anatomo-fonctionnelles de la région temporale, orientant la recherche de méthodes visant à moduler son activité. Au cours des troubles dépressifs, la localisation fronto-limbique des modifications anatomo-fonctionnelles soulève la question de leur lien avec la vulnérabilité psychopathologique, et la résistance aux thérapeutiques usuelles. Dans l’autisme, les altérations gyrus temporal supérieur suggèrent un trouble du développement. Des altérations marquées de la biochimie, ou de la morphologie et de l'ultrastructure cérébrale de sujets dépendants à l’alcool, ou au tabac et au cannabis, ont été détectées.

IRM de modèles de tumeurs chez la souris

Andreas VOLK,
Responsable de l’équipe IRM/SRM biomédicale expérimentale, Inserm/Institut Curie, Orsay

En cancérologie les études de modèles de tumeurs in vivo sont cruciales pour l'élucidation des mécanismes de cancérogenèse et pour les essais précliniques de nouveaux traitements. Ces études s'insèrent parfaitement dans la recherche translationnelle (génération et caractérisation de modèles représentant au mieux les mécanismes de cancérogenèse et l'hétérogénéité tumorale chez l'homme (modèles par xénogreffes, modèles transgéniques, …), définition de nouvelles cibles thérapeutiques, évaluation de nouvelles thérapies).
L'intérêt et l'apport des différentes techniques d'imagerie in vivo pour ces études sont de plus en plus reconnus. En effet, ces techniques optimisées pour l'étude du petit animal sont en évolution constante fournissant d'une manière non invasive un nombre croissant de biomarqueurs pour la caractérisation tumorale et le suivi thérapeutique précoce.
L'IRM occupe une place particulière, grâce à son excellent contraste intrinsèque des tissus mous et son absence de rayonnement ionisant et, surtout, en raison de la multiplicité des informations complémentaires accessibles, d'ordre anatomique, fonctionnel, métabolique et moléculaire. En IRM anatomique 3D la résolution spatiale relative obtenue chez la souris est comparable à celle obtenue chez l'homme permettant notamment de détecter et de suivre la croissance de tumeurs spontanées développées par des souris transgéniques. Plusieurs approches d'IRM fonctionnelle ont été proposées pour la caractérisation de la microvascularisation tumorale et la mise en évidence précoce des effets de nouveaux traitements ciblant la vascularisation. Ce domaine est toujours en évolution (nouvelles techniques d'acquisition, nouveaux agents de contraste, optimisation des analyses pharmacocinétiques). De nouvelles frontières en IRM moléculaire et métabolique sont en cours d'exploration (IRM de la surexpression de récepteurs, IRM du 13C hyperpolarisé).
Ces différentes approches d'IRM sont ou pourront être appliquées d'une manière similaire en recherche et routine clinique ce qui favorise la comparaison des résultats précliniques et cliniques avec le potentiel d'accélérer le processus de mise sur le marché de nouveaux médicaments et d'une optimisation du planning thérapeutique.

Questions du public

Les apports de l'imagerie médicale dans la recherche translationnelle

Jean-Marc IDÉE,
pharmacologue, Centre de Recherche Guerbet, Aulnay-sous-Bois

Dans plusieurs disciplines médicales, les dix dernières années ont vu l'émergence d'un changement conceptuel majeur (bien que parfois galvaudé), l'approche translationnelle.
Ce concept concerne le passage du stade préclinique au stade clinique sur la base de cibles biologiques strictement similaires (et donc cliniquement pertinentes) et le suivi de thérapies, aussi bien lors du développement de nouvelles entités moléculaires que lors du suivi de traitement de molécules commercialisées. La recherche translationnelle bénéficie beaucoup de l'imagerie médicale, et plus particulièrement de l'imagerie moléculaire.
Cette dernière est classiquement définie comme "la visualisation, caractérisation et mesure de processus biologiques aux niveaux cellulaire et moléculaire chez l'Homme et les autres organismes vivants".
Elle permet un suivi longitudinal et non invasif de processus biologiques complexes ciblés par des molécules à visée thérapeutique, ce qui aboutit à la notion de biomarqueur d'imagerie et, bien sûr, à la nécessité d'une validation rigoureuse.
En Oncologie, par exemple, le développement des nouvelles thérapies dites "ciblées" ne peut que bénéficier des progrès considérables de l'imagerie moléculaire. Dans le domaine cardiovasculaire, de nombreux travaux concernent la caractérisation de plaques d'athéromes vulnérables, au moyen d'agents de contraste ciblés pouvant, là aussi, aboutir au suivi de traitements et donc à une meilleure prise en charge, individuelle, des patients (l'imagerie est, avec la génétique, l'un des aspects les plus prometteurs de la "médecine personnalisée") . En Neurologie et en Psychopharmacologie, enfin, l'imagerie par résonance magnétique (IRM) fonctionnelle est une approche très intéressante pour le développement de nouvelles molécules, l'analyse de l'origine neurologique de réponses comportementales différentes à un stimulus similaires entre espèces, l'étude de la physiopathologie de maladies mentales et neurodégénératives, l'étude de la plasticité cérébrale associée à une lésion, la localisation du cortex éloquent avant (ou pendant) la neurochirurgie, etc.
Il convient donc d'augmenter le nombre de biomarqueurs d'imagerie validés. Ceci dépend a) du nombre et de la disponibilité de plateformes d'imagerie associant des unités de recherche préclinique et clinique; b) de la qualité de la collaboration entre chercheurs académiques et industriels (mais aussi entre entreprises développant des molécules à visée thérapeutique, des agents de contraste, et enfin des matériels d'imagerie); c) de la qualité des rapports entre industriels et autorités de tutelle.

De l’animal vers l’homme ou le transfert des technologies d’imageries préclinique vers l’imagerie diagnostique

Serge MAITREJEAN,
COO, Biospace Lab, Paris

L’imagerie moléculaire préclinique, in vivo est un domaine d’activité très récent, à peine plus de dix ans. Initialement, les dispositifs d’imagerie préclinique étaient des appareils cliniques à peine modifiés et les différentes modalités étaient rigoureusement les mêmes que celles de l’imagerie diagnostique : IRM, PET, SPECT, CT, US.
A l’orée des années 2000, de nouveaux appareils ont été mis sur le marché dédiés à l’imagerie préclinique (essentiellement pour les rongeurs) utilisant des technologies en rupture avec les technologies existantes et utilisées dans les systèmes cliniques, cela tant en IRM, qu’en médecine nucléaire où pour l‘imagerie ultrasonore. Plus encore, de nouvelles techniques d’imageries, non pratiquées en clinique, ont vu le jour telle la fluorescence, la bioluminescence.
Aujourd’hui, ces avancées techniques, commencent à diffuser en sens inverse vers l’imagerie clinique, puisque les nouvelles générations de PET clinique utilisent des cristaux initialement mis aux points en préclinique et que la microscopie confocale fibrée est en passe de devenir un outil diagnostique. Ce transfert de technologie est un corollaire instrumental de la recherche translationnelle.

Questions du public