Recherche petit animal en pratique A quoi ça sert? L Fournier Hôpital Européen Georges Pompidou Laboratoire de Recherche en Imagerie, UMR970

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1 Recherche petit animal en pratique A quoi ça sert? L Fournier Hôpital Européen Georges Pompidou Laboratoire de Recherche en Imagerie, UMR970

2 Deux objectifs différents 1. Améliorer l imagerie des cancers Meilleure sensibilité, spécificité 2. Se servir de l imagerie pour comprendre les cancers

3 Pourquoi des modèles animaux (+) Modèles contrôlés Développement rapide Validation invasive Maladie type Applications immédiates (-) Structures dédiées Représentativité? Facteurs confondants Mise en place longue et complexe

4 Modèles animaux Principes des modèles Souches génétiquement modifiées pour développer un cancer Cancer chimio-induit (carcinogène) Cancer implanté dans un organe ou en souscutané

5 Modèles animaux Objectifs des modèles Détection ou caractérisation Tous les animaux n ont pas la pathologie voulue ou on ne sait pas laquelle ils ont Evaluation des traitements Tous les animaux ont le cancer, mais tous ne répondent pas au traitement On évalue le modèle On évalue la technique On évalue le traitement On évalue la technique

6 Cancer chimio-induit: modèle de caractérisation tumorale Nodule de régenération bénin Nodule de dysplasie pré-malin CHC «Nodule dans le nodule» malin

7 Carcinogenèse hépatique: vascularisation Flux sanguin Flux total Flux artériel Flux portal Foie normal CHC

8 Carcinogenèse hépatique: vascularisation Flux Flux sanguin total HYPOTHESE: une technique d imagerie qui Flux quantifierait la vascularisation artériel pourrait différencier les lésions bénignes des lésions malignes Flux portal Foie normal ou dysplasie CHC

9 Modèle animal de carcinogenèse hépatique Rats Wistar mâles Induction de CHC par diéthylnitrosamine (DEN) dans l eau de boisson Lésions induites : hyperplasie, dysplasie et CHC Dose et durée de l administration (1-6 semaines) du DEN déterminent le nombre et le type des lésions histologiques

10 Performances de l imagerie de perfusion pour a caractérisation des lésions hépatiques Nouvelle technique d imagerie = nouvel agent de contraste vs «Test de référence» Histologie

11 Temps de transit moyen (TTM) Volume de distribution hépatique (VD) Flux sanguins total, artériel et portal (Ft, Fa, Fp) Index de perfusion hépatique (IPH)

12 Performances de l imagerie de perfusion pour la caractérisation des lésions hépatiques IPH = Flux artériel + flux portal

13 Conclusion Le scanner de perfusion permet de détecter des modifications des flux sanguins, de l équilibre des apports artériel vs portal De détecter précocement des lésions précurseurs de malignité

14 Cancer implanté (xénogreffe) Implantation sous-cutané si cellules cancéreuses d origine humaine, nécessité de prendre des souris immunodéficientes (nude) Implantation orthoptique (dans l organe de destination) Wang Z, PLoS ONE 8(8): e7432

15 Xénogreffe: évaluation de la réponse au traitement Modèle de cancer du col chez la souris Implantation sous-cutanée Vaisseaux tumoraux anormaux: anomalies de la couverture péricytaire McDonald, Nat Med 2003;9(6): Bergers, Nat Rev Cancer 2003;3(6):401-10

16 Xénogreffe: évaluation de la réponse au traitement Modèle de cancer du col chez la souris Implantation sous-cutanée Vaisseaux tumoraux anormaux: anomalies de la couverture péricytaire HYPOTHESE: le traitement du cancer par injection de cellules péricytaires rétablira une fonction vasculaire normale des vaisseaux détectable en imagerie McDonald, Nat Med 2003;9(6): Bergers, Nat Rev Cancer 2003;3(6):401-10

17 Imagerie multimodalité intérêt cognitif + Cellules Murales Tumeur Affirmer la présence des cellules Affirmer l efficacité de la thérapie Quantifier les vaisseaux Etudier la fonctionnalité des vaisseaux Taille tumorale IRM Pied à coulisse Imagerie fonctionnelle Imagerie cellulaire MVD BOLD Diffusion «Perfusion» Perméabilité capillaire Visualisation Cellules magnétiques IRM IRM Vidéomicroscopie Histologie

18 1) Affirmer l efficacité du traitement Croissance tumorale réduite par le traitement par péricytes (CM) Thèse N Faye

19 2) Affirmer la présence de cellules Hyposignaux centraux (6/7 tumeurs + Cellules Murales magnétiques) CM magnétique J14 PBS J14

20 Vidéomicroscopie de fluorescence Cell vizio (Maunakea Technologies) λ ex 488 nm (bleu) λ em nm (vert) FOV 600 x 500µm 12 images/seconde 100µm 70µm Introduction Méthodes Résultats Discussion Conclusion

21 Capillary architecture Muscle Mesentery Tumor

22 Mesentery: high molecular contrast agent Albumine FITC 68 kda (macromolecular)

23 Mesentery: small molecular contrast agent FITC 389 Da (interstitial diffusion)

24 3) Quantifier les vaisseaux MVD IRM (%) MVD Vidéomicroscopie T 20mn (%) MVD Histologie (vaisseaux/champ) Contrôle 4.3 [3.7; 6.8] PBS 5.2 [4.4;7.8] 10 [0;30] 20 [10;20] 25 [19;35] 21 [16;28] CM 6.2 [4.2; 7.9] 30 * [20;30] 26 [18;34]

25 3) Etudier la fonctionnalité des vaisseaux Index leakage T 0 (%) Contrôle 27.5 [24.1; 34.2] CM 20.5 [15.5;23.6] Index leakage T 5mn (%) 30.2 [20.5 ; 33.9] 7.96 * [6.9 ; 9.1] Fuite interstitielle supérieure tumeur contrôle Intensité signal T 5mn (%) -40.1% [-50.2 ;-32.4] 59.1 * [33.1; 80.8] Vaisseaux mieux «circulants» tumeur traitée

26 Compréhension de la biologie PARAMETRE MESURE METHODE MESURE EFFET DU TRAITEMENT Croissance tumorale Pied à coulisse IRM T2 Inhibition de la croissance Densité vaisseaux circulants IRM Vidéomicroscopie Augmentation du nombre de vaisseaux circulants Maturation vasculaire Perfusion BOLD deltar 2 * O2CO2 IRM Fonctionnalité des vaisseaux retrouvée: amélioration de la perfusion, Perméabilité capillaire Vidéomicroscopie réponse au CO2, diminution de la fuite vasculaire

27 Conclusion Recherche en imagerie a plusieurs objectifs: Comprendre la physiopathologie tumorale Améliorer et évaluer les techniques d imagerie Modèles animaux sont utiles en réduisant le nombre de variables et permettant des procédures invasives de validation

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