Projet de recherche P6/38 (Action de recherche P6)
L’imagerie moléculaire est devenue un outil essentiel en recherche biomédicale. Elle repose sur de récentes avancées techniques aussi bien en imagerie clinique qu’en imagerie du petit animal et exploite des cibles moléculaires et cellulaires spécifiques comme source de contraste dans l’image. Les techniques d’imagerie utilisées en clinique comme l’IRM (Imagerie par Résonance Magnétique), la TEP (Tomographie à Emission de Positons), la TEMP (Tomographie à Emission Mono Photonique), le scanner (CT) et l’échographie ont été miniaturisées et sont actuellement appliquées à l’étude du petit animal avec une haute résolution spatiale. Des techniques non-invasives d’imagerie optique telles que la bioluminescence et plus récemment la fluorescence ont été développées pour le petit animal et contribuent de façon substantielle au développement de l’imagerie de l’expression génique utilisant des gênes rapporteurs. Diverses stratégies d’imagerie permettent aujourd’hui de suivre de façon dynamique des interactions biologiques complexes afin d’étudier, sur des systèmes vivants intacts, le développement de maladies et de tester les effets de nouvelles interventions thérapeutiques. Avec ces nouveaux outils, se dessinent de nouveaux défis quant à la quantification et l’extrapolation solide d’informations à partir de telles données.
Le principal objet de ce projet PAI est de contribuer à la mise au point de procédures d’imagerie moléculaire existantes et d’explorer de nouvelles technologies en mettant particulièrement l’accent sur les méthodes produisant des résultats quantifiés validés. Des stratégies d’imagerie in vivo impliquant des avancées dans l’acquisition des images, les radiotraceurs et agents de contraste, les gênes rapporteurs et l’analyse d’image seront investiguées dans deux domaines de recherche des sciences du vivant : la recherche en cancérologie, et la neurodégénérescence et régénérescence. Ces deux thèmes ont en commun la caractérisation de la prolifération et de la mort cellulaire dans leur microenvironnement usuel. Les problèmes spécifiques de recherche qui seront explorés incluent l’expression génique et les interactions protéiques, la migration et la différentiation des cellules souches, le métabolisme et la progression tumorale, la neurodégénérescence et la neuroprotection. Identifier et implémenter les méthodes d’imagerie les plus appropriées et d’analyse d’images afin de répondre à ces questions requiert une véritable interaction scientifique entre investigateurs biomédicaux d’une part, et scientifiques de l’imagerie fondamentale d’autre part.
Ce but sera atteint en combinant l’expertise de groupes issus de 5 Universités belges dans un réseau au sein duquel la complémentarité des approches d’imagerie disponibles dans chaque Université sera exploitée. Les méthodes qui seront investiguées incluent bioluminescence, micro-TEP, micro-TEMP, micro-scanner, IRM à haute résolution et imagerie RPE. Le travail sera distribué entre 5 Unités de Recherche (UR) qui correspondent aux activités de recherche déjà existantes, ou planifiées, entre les différents partenaires. Chaque UR sera prise en charge par 2 ou plusieurs partenaires et a été choisie pour renforcer les coopérations déjà existantes entre partenaires de différentes institutions. Ces UR incluent à la fois des chercheurs des sciences du vivant et des chercheurs des sciences fondamentales.
Les objectifs spécifiques sont les suivants :
(UR1) Imagerie en cancérologie. Plusieurs méthodes d’imagerie seront investiguées et combinées afin d’acquérir des informations morphologiques et fonctionnelles complémentaires sur le développement et le métabolisme tumoral ; afin de caractériser leur microenvironnement, et afin de comprendre la réponse au traitement.
(UR2) Imagerie de la neurodégénérescence et de la régénération. Des techniques d’imagerie multimodale seront appliquées à l’étude de modèles de la maladie de Parkinson chez le rat et la souris, et à l’étude de la neuroplasticité chez des oiseaux chanteurs.
(UR3) Développement de radiotraceurs et d’agents de contraste en Résonance Magnétique. Des vecteurs de haute affinité avec spécificité vis-à-vis de cibles moléculaires ou cellulaires et des agents à réponse métabolique peuvent être soit radiomarqués, soit conjugués chimiquement à une molécule rapporteuse, soit incorporés dans des groupements générateurs de contraste magnétique. Cet objectif implique de la recherche fondamentale pour la sélection, la production et l’optimisation de ces produits, leur biocompatibilité et biodistribution, ainsi que leur validation in vitro et in vivo.
(UR4) Acquisition d’images. Ce thème regroupe de la recherche fondamentale en physique et en technologie de l’imagerie afin d’optimiser la qualité des images en termes de résolution spatiale et de rapport signal sur bruit. De nouveaux algorithmes incorporant l’information anatomique fournie par le scanner ou l’IRM sont en cours de développement afin d’améliorer la résolution spatiale des images TEP et TEMP. La réduction du bruit dans les images sera utilisée pour diminuer les temps d’acquisition ou les doses de radiation.
(UR5) Analyse des images. Ce sujet implique le développement et la validation d’algorithmes de reconstruction afin d’obtenir des mesures quantitatives de structure et de fonction, afin de fusionner des informations complémentaires obtenues à partir de plusieurs images et afin de comparer des images acquises à différents moments. L’analyse multimodale et multi-temporelle est grandement facilitée si les images sont proprement alignées par régistration.
