Contribution à l étude des mécanismes de perfusion tumorale : pressions en oxygène, pressions interstitielles et paramètres de perfusion par DCE-US

Dimension: px

Commencer à balayer dès la page:

Download "Contribution à l étude des mécanismes de perfusion tumorale : pressions en oxygène, pressions interstitielles et paramètres de perfusion par DCE-US"

Sabine St-Cyr
il y a 7 ans
Total affichages :

1 Contribution à l étude des mécanismes de perfusion tumorale : pressions en oxygène, pressions interstitielles et paramètres de perfusion par DCE-US Ingrid Leguerney, Serge Koscielny, Pierre Péronneau, Alain Roche, Nathalie Lassau INSTITUT GUSTAVE ROUSSY Laboratoire d Imagerie du Petit Animal UPRES EA44 Villejuif JFR 28

2 Le transport des molécules De nombreuses drogues utilisées pour traiter les patients atteints de cancer sont des composés de haut poids moléculaire transportés par le système sanguin qui vont s insérer dans les espaces interstitiels par convection plus que par diffusion. CONVECTION transport des molécules de taille importante, entrainées par écoulement du fluide dans l interstitium Exemples: protéines solubles et macromolécules DIFFUSION transport des molécules de petite taille qui migrent sous l effet d un gradient de concentration Exemples: glucose, oxygène Dans les tumeurs solides, on observe généralement une augmentation des pressions interstitielles (IFP : Interstitial Fluid Pressure). Cette forte pression intra-tumorale contribue à diminuer le transport transcapillaire et la libération efficace des molécules thérapeutiques. Les cellules sont ainsi moins exposées que les cellules dans un tissu sain.

Augmentation des pressions interstitielles Tissu sain Tissu tumoral Plusieurs changements physiologiques entraînent une augmentation des IFP au sein des

interstitielle importante (contractant les espaces interstitiels) système lymphatique absent, anormal et/ou non-fonctionnel (empêchant l élimination

3 Augmentation des pressions interstitielles Tissu sain Tissu tumoral Plusieurs changements physiologiques entraînent une augmentation des IFP au sein des tumeurs solides: dysfonctionnement et mauvaise architecture du système vasculaire sanguin réseau dense de fibres de collagène présence d une fibrose interstitielle importante (contractant les espaces interstitiels) système lymphatique absent, anormal et/ou non-fonctionnel (empêchant l élimination efficace du liquide interstitiel et des protéines solubles libérés par les vaisseaux plus perméables que dans le tissu sain) infiltration de cellules inflammatoires

4 Pression partielle en oxygène Tissu sain Tissu tumoral Contrairement aux tissus sains, les tissus tumoraux présentent une vascularisation anarchique, avec des vaisseaux tortueux, non fonctionnels et des modifications de la densité vasculaire et du taux d oxygène. Le flux sanguin est alors chaotique, induisant des territoires en hypoxie, des régions acides et des zones de nécrose. Plusieurs études ont montré que les tumeurs hypoxiques étaient plus résistantes aux traitements et de ce fait plus agressives.

5 Objectif de l étude Appréhender les mécanismes et les modifications des pressions intra-tumorales interstitielles et en oxygène, couplés à des mesures de la perfusion tumorale par DCE- US au cours du développement tumoral et sous l effet d agents anti-angiogéniques

6 Protocole de l étude 6 souris nude (6-8 semaines), injection de cellules B16F1 en sous-cutané D correspond au 1 ème jour après injection des cellules Groupes: G : contrôle (véhicule D à D3) G1 : Sorafenib D à D3 G2 : Bevacizumab D à D3 G3 : Sorafenib D, D1, puis Bevacizumab D2, D3 G4 : Bevacizumab D, D1, puis Sorafenib D2, D3 G5 : Sorafenib et Bevacizumab D à D3 Evaluation à D, D2, D4 et D8: volume tumoral perfusion (régions : tumeur totale, centre et périphérie) pression en oxygène (po 2 ), régions centre et périphérie pression interstitielle (IFP), régions centre et périphérie Doses utilisées: Sorafenib 3 mg/kg Bevacizumab 2.5 mg/kg Les régions centre et périphérie représentent 5% de la région tumeur totale La région périphérique est située approximativement à 1mm du contour de la tumeur

Evaluation des longueur, largeur et épaisseur et calcul π V = L l ep 6 Sonde 2.6 5.8 MHz (détection harmonique VRI) IM=.

7 Protocole échographique : volume tumoral et perfusion Aplio, Toshiba Sonde 14 MHz Mesure du volume Mode B Quantification perfusion (agent contraste Sonovue ) Mesure du volume tumoral en mode B. Evaluation des longueur, largeur et épaisseur et calcul π V = L l ep 6 Sonde MHz (détection harmonique VRI) IM=.1 1 µl injectés en bolus dans le sinus rétro-orbital Région tumeur totale Région centre Région périphérique Enregistrement de 2 séquences d 1 minute de la prise de contraste Quantification à l aide du logiciel CHI-Q (Toshiba )

8 Quantification de la prise de contraste Temps de transit I +(I max -I )/2 Rehaussement maximum Aire sous la courbe I Temps de montée Modélisation automatique des courbes de prise de contraste (intensité moyenne rétrodiffusée par les particules dans la région étudiée au cours du temps) Extraction automatique du paramètre rehaussement maximum, temps de transit, aire sous la courbe et temps de montée

Pressions en oxygène (po 2 ) Echo visualisation des

Mesures simultanées de la température et de l oxygène

mmhg Détection possible de faibles valeurs de po 2 Pas

code-barre Stabilisation pendant 1 minutes Oxylite 4

diamètre) Insertion à l aide d une aiguille 19G Temps

9 Pressions en oxygène (po 2 ) Echo visualisation des sondes pour positionnement des régions d exploration Mesures simultanées de la température et de l oxygène au bout de la sonde Mesures de pressions entre et 1 mmhg Détection possible de faibles valeurs de po 2 Pas de consommation d oxygène localement Calibration par code-barre Stabilisation pendant 1 minutes Oxylite 4 E, Oxford-Optronix po 2 Fibres optiques (28 µm de diamètre) Insertion à l aide d une aiguille 19G Temps (s) Enregistrement des po2 au cours du temps (environ 5 minutes/région)

Pressions interstitielles (IFP) Mesures instantanées in-vitro et in-vivo Mesures de pressions entre 37.5 et 262.

liquide Eviter les contacts mécaniques avec les tissus: risque de données erronées fibre optique Pression Samba

10 Pressions interstitielles (IFP) Mesures instantanées in-vitro et in-vivo Mesures de pressions entre 37.5 et mmhg Calibration sur carte à puce Sondes adaptées pour mesures de pressions dans environnement gazeux ou liquide Eviter les contacts mécaniques avec les tissus: risque de données erronées fibre optique Pression Samba 3, Bioseb Fibres optiques (25 µm de diamètre) Insertion à l aide d une aiguille 19G membrane signal conversion en pression

11 Résultats : relation IFP et po 2 centre / périphérie Pressions périphériques Comparaison valeurs pressions ROIs centrale et périphérique (valeurs D et groupe non-traité) y =.43x R 2 =.11 po2 IFP Linéaire (po2) Linéaire (IFP) y =.94x R 2 =.89 Pressions centrales Les IFP dans les tissus sains sont généralement proches de mmhg. Les IFP mesurées dans les tumeurs de mélanome de cette étude sont comprises entre et mmhg. Les tissus hypoxiques ont des valeurs de po 2 <1 mmhg. Les po 2 mesurées dans les tumeurs de mélanome de cette étude sont comprises entre 2.13 et mmhg. Les IFP ont été trouvées significativement identiques au centre et en périphérie. Aucune corrélation significative n a été trouvée entre les po 2 centre et périphérique. Ces résultats ont été obtenus à la fois sur les souris du groupe G, non traitées (graphe haut gauche) et sur l ensemble des souris, tous groupes et jours d études confondus (graphe bas droite). Pressions périphériques Comparaison valeurs pressions ROIs centrale et périphérique y =.41x R 2 = y =.94x +.44 R 2 =.88-4 Pressions centrales po2 IFP Linéaire (po2) Linéaire (IFP)

12 Résultats : relation IFP et po 2 / volume tumoral po 2 (mmhg) > 8 Pas d évolution significative du ratio centre/périphérie pour les po 2 en fonction du volume tumoral. Cependant, pour tumeurs de volume > 8 mm 3, les po po2 centrale po2 périphérique ont tendance à périphérie. être supérieures en 3 Pas d évolution du ratio centre/périphérie pour les IFP en fonction du volume tumoral. Le ratio reste proche de 1. IFP centre / IFP périphérique Volume (mm 3 )

13 Résultats : relation IFP et po 2 / perfusion 4 5 po2 centre (mmhg) Rehaussement centre (u.a.) po2 périphérique (mmhg) Rehaussement périphérique (u.a.) IFP centre (mmhg) Rehaussement centre (u.a.) Aucune relation n a été trouvée entre les valeurs de po 2 et le rehaussement, ni en région centre ni en périphérie. Aucune relation n a été trouvée entre les valeurs d IFP centre (= IFP périphérique) et le rehaussement. Aucun des autres paramètres de perfusion (temps de montée, pente, temps de transit et aire sous la courbe) n est relié aux valeurs de pression IFP ou po 2.

14 Résultats : évolution IFP et po 2 au cours du traitement 3 3 po2 centre (mmhg) G G1 G2 G3 G4 G5 D D2 D4 D8 po2 périphérique (mmhg) G G1 G2 G3 G4 G5 D D2 D4 D8 IFP centre (mmhg) G G1 G2 G3 G4 G5 D D2 D4 D8 L évolution des po 2 au centre et en périphérique de la tumeur entre les jours et les groupes de traitement est identique. Aucune différence de po 2 n est significative au sein des groupes de traitement. Cependant, pour les groupes G3 et G5, les po 2 ont tendance à augmenter à partir de D4. Les IFP diminuent dès D2 (tous groupes, mais diminution très marquée pour G5). Puis les IFP ré-augmentent faiblement pour G3 et G5 et fortement pour les autres groupes.

15 Conclusion IFP centre corrélée à IFP périphérique (R 2 =.88) - pour groupe sans traitement et valeurs à D - pour groupes sans traitement et avec agents thérapeutiques - quel que soit le volume tumoral dans la littérature, dû à la proximité des tissus sains, IFP périphérie<ifp centre (est-ce que nos mesures ont été effectuées assez proches des bords?, validation de nos mesures par rapport aux valeurs obtenues avec d autres appareils?) po 2 centre non corrélée à po 2 périphérique - tendance quand le volume augmente: po 2 centre<po 2 périphérie (nécrose, hypoxie des tissus) Pas de relation entre paramètres de perfusion et pressions interstitielles et en oxygène, ne permettant pas de relier les variations de pressions à des modifications de la micro-vascularisation Au cours du traitement pour les groupes G3 (Sorafenib puis Bevacizumab) et G5 (concomitant): - tendance augmentation po 2 (phénomènes de normalisation vasculaire?) - tendance diminution IFP (effet thérapeutique?)

Documents pareils

Quel apport de l imagerie dans les traitements anti-angiogéniques?

Quel apport de l imagerie dans les traitements anti-angiogéniques? L Fournier, D Balvay, CA Cuénod Service de radiologie, Hôpital Européen Georges Pompidou Laboratoire de Recherche en Imagerie, Equipe