Quantification de la neurotransmission en TEP Techniques de mesure des paramètres de liaison in vivo. Pierre Payoux 06 décembre 2016
Médecine Nucléaire Tracer une fonction biologique In Vivo
Système d'acquisition : La TEP e + e - e + Radiopharmaceutique Acquisition Reconstruction
Un peu de médecine Mr C. 54 ans Suspicion de récidive de tumeurs cérébrales. IRM suspecte (radionécrose? récidive?)
TEP à la Fluoro-Ethyl-Tyrosine
IRM/FET
Etude cinétique : FET-SCAN 7000 6000 5000 4000 3000 Tumeur Muscle Cortex 2000 1000 0 0 500 1000 1500 2000 2500 3000
Etude dynamique
Rendu 3D cinétique 7000 6000 5000 4000 3000 Tumeur M uscle Cortex 2000 1000 0 0 500 1000 1500 2000 2500 3000
Modélisons!
Modèle des interactions ligand-récepteur Approche classique : In Vitro Loi d'action de masse [L*]+[R] k on k off [L*R] k off k on = K d à l'équilibre Kd= [L*]+[R] [L*R]
Modèle des interactions ligand-récepteur In Vitro B/F=B max -B/K d connue F k 1 (B max - B) k -1 mesurée B Liaison non spécifique mesurée Bmax: concentration de récepteurs potentiellement disponible F : concentration en ligand libre B: concentration de ligand lié aux sites récepteurs Bmax=[R]+[L*R] [L*]=F [L*R]=B Donc [R]=Bmax-B et la loi d'action de masse peut s'écrire B=(F (Bmax B))/Kd
Modèle des interactions ligand-récepteur In Vitro Equation de Scatchard B/F=B max -B/K d connue F k on (B max - B) k off mesurée B B/F Liaison non spécifique mesurée Pente = -1/k d 0 B max B
Modèle des interactions ligand-récepteur In Vitro Equation de Scatchard B/F=B max -B/K d connue F k on (B max - B) k off mesurée B Liaison non spécifique mesurée In Vivo Ligand dans le sang k 1? F k 2 k 5 k 6 k 1 (B max - B) Vr k -1 B F V Liaison non spécifique
Que mesure la caméra Mesure physique Mesure physiologique
Que mesure la caméra? R R
Mesure Physiologique In Vitro Equation de Scatchard B/F=B max -B/K d connue F k on (B max - B) k off mesurée B Liaison non spécifique mesurée In Vivo Ligand dans le sang k 1? F k 2 k 5 k 6 k 1 (B max - B) k -1 B F V Liaison non spécifique
Le [ 11 C]-flumazénil Marqueur des RBZ de type central Fixation spécifique et saturable Affinité élevée pour les RBZ Fixation non spécifique faible Pas de métabolite cérébral Effet pharmacologique faible
Le flumazénil permet de détecter des anomalies : Fonctionnelles: Détectées par les paramètres dépendants du débit Similaires aux anomalies FDG Structurelles: Détectées par les paramètres dépendants des RBZ Reliées à une perte neuronale
[ 11 C]-Flumazénil et TEP On mesure la concentration en ligand et non celle en récepteurs R R
Modèle tricompartimental p V R k (B - M ) 1 max b C a(t) F V k M (t) f k -1 M (t) b Données obtenues par TEP Concentration artérielle Ligand libre Ligand lié
En réalité, Modèle complexe, inutilisable en routine : longue durée d examen cathéter artériel plusieurs radio-synthèses de [ 11 C]-flumazénil En pratique, deux variables sont utiles : Bmax Kd Peuvent être perturbées séparément
Simplifier la méthode de quantification du flumazénil
Méthode de saturation partielle = simplification du modèle à 3 compartiments Equilibre : analyse de Scatchard (habituellement réalisée in vitro) concentration totale (mesurée en TEP) = B + F B F pente = -1 / K d B F = B K d max - B 0 B B max
Estimation ligand libre dans une région dépourvue en RBZ : le pont Il faut une variation suffisante du pourcentage d occupation des RBZ au cours de l expérience
plusieurs expériences pour chaque sujet
Méthode de Saturation Partielle Hypothèses de la méthode être à l équilibre : Scatchard saturation partielle des RBZ : co-injection de flumazénil froid et chaud ligand libre estimé dans le pont, région de référence supposée être dépourvue en RBZ
Analyse de SCATCHARD La concentration de ligand LIBRE (F) est estimée à partir d une région de référence (le pont) La concentration de ligand LIÉ (B) est calculée en soustrayant de la concentration mesurée en TEP, la concentration de ligand libre La VARIATION de concentration de ligand lié est obtenue par sa décroissance naturelle (10 minutes après une injection partiellement saturante)
1- Estimation de la concentration de ligand lié dans le pont correction unique à 50 minutes
2- Exemple de courbe de saturation partielle
3- Analyse de Scatchard
2- Image TEP acquise entre 9 et 15 minutes puis corrigée Image paramétrique d un seul paramètre : Bmax Durée d examen : 15 minutes Utile en routine
Correction de l image TEP entre 9 et 15 minutes correction de la concentration de ligand libre TEP 9-15 = B 9-15 + F 9-15 correction de la différence entre la valeur du B max et celle de B 9-15 B max = TEP 9-15 - F 9-15 + DB B max = TEP 9-15 - F 9-15 + DB
B F Analyse de Scatchard à partir d un point DB = (B/F) K d V R pente fixée (i.e. K d constant) 0 B 9-15 DB B max B
B F Erreur sur B max dans les régions pauvres en RBZ 0 ERREUR B
B F Analyse de Scatchard à partir d un point pente fixée (i.e. K d constant) 0 B 9-15 DB B max B
B F pente = 1 / ( K d V R ) incertitude dans la pente 0 erreur B max : B B max
B F 0 L état d équilibre n est pas atteint B
Concentration en récepteurs Image TEP acquise entre 9 et 15 minutes, corrigée 0 30 60 90 120 150 pmol/ml
Corrélation B max - Image TEP 5-10 min corrigée 150 pmol/ml 100 Image TEP 5-10 min corrigée 50 0 50 100 150 Concentration en RBZ pmol/ml
Méthode de saturation partielle Méthode simple, permettant la détermination séparée : de la densité en récepteurs aux benzodiazépines (B max ) Absence de KT artériel Un seul examen : région de référence: estimation du ligand libre saturation partielle des RBZ Diminution temps d examen (cinétique rapide)