Étude du métabolisme énergétique in vivo par IRM-CEST du glucose - Molecular Imaging Research Center Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2022

Study of energy metabolism in vivo using CEST-MRI of glucose

Étude du métabolisme énergétique in vivo par IRM-CEST du glucose

Résumé

Neurodegenerative diseases are a major societal issue and their early detection is essential to better manage patients and to consider the application of a potential treatment. One of the biomarkers for detecting the disease even before the onset of symptoms is cerebral glucose consumption. Indeed, glucose is an essential molecule for energy production and our brain is the organ which consumes the most of glucose. In order to better understand the physiopathology of these diseases, the use of animal models is particularly interesting because it allows, among other things, to study the evolution of the disease from the first months of life of the animals. However, existing imaging methods, such as positron emission tomography or autoradiography, are not suitable for longitudinal follow-up of the many existing rodent models due to their lack of spatial resolution or the need to sacrifice the animal. In order to overcome these drawbacks we developped during this thesis the Chemical Exchange Saturation Transfer (CEST) imaging of glucose with the goal of mapping the energy metabolism in vivo with a good spatial resolution. The objective of this thesis work was therefore to optimize, characterize and evaluate the potential of glucoCEST imaging for the investigation of brain metabolism in vivo. We first optimized the CEST sequence's parameters in order to be as sensitive and specific as possible to glucose and its analogs. We then answered a major question about the compartmental origin of the CEST signal by showing that it originates from both extracellular and intracellular compartments. Based on these results, we evaluated the potential of CEST imaging to monitor energy metabolism in different brain structures and then applied it to longitudinal monitoring of control rats and rats with Huntington's disease. We were thus able to observe metabolic differences between these cohorts. Finally, we worked on the quantification of the CEST signal. All these results show the applications of glucoCEST imaging as a relevant tool for monitoring cerebral energy metabolism in rodent models.
Les maladies neurodégénératives sont un enjeu de société majeur et leur détection précoce est essentielle pour mieux prendre en charge les patients et pour envisager l'application d'un traitement potentiel. L'un des biomarqueurs pour détecter la maladie avant même l'apparition de symptômes est la consommation cérébrale de glucose. En effet, le glucose est une molécule essentielle à la production d'énergie et notre cerveau est l'organe de notre corps qui en consomme le plus. Afin de mieux comprendre la physiopathologie de ces maladies, le recours aux modèles animaux est particulièrement intéressant car il permet, entre autres, d'étudier l'évolution de la maladie dès les premiers mois de vie des animaux. Cependant, les méthodes d'imagerie existantes, telles que la tomographie par émission de positrons ou l'autoradiographie ne sont pas adaptées au suivi longitudinal des nombreux modèles rongeurs existants du fait de leur manque de résolution spatiale ou de la nécessité de sacrifier l'animal. Afin de pallier ces inconvénients nous avons développé au cours de cette thèse l'imagerie de Transfert de Saturation par Échange chimique (CEST) du glucose dont l'objectif était de cartographier le métabolisme énergétique in vivo avec une très bonne résolution spatiale. L'objectif de ce travail de thèse a donc été d'optimiser, caractériser et évaluer le potentiel de l'imagerie glucoCEST pour l'investigation du métabolisme cérébral in vivo. Nous avons tout d'abord optimisé les paramètres de la séquence CEST afin d'être le plus sensible et spécifique possible au glucose et à ses différents analogues. Nous avons ensuite répondu à une question majeure qui est l'origine compartimentale du signal CEST en montrant qu'il provenait des compartiments extracellulaire et intracellulaire. A partir de ces résultats nous avons évalué le potentiel de l'imagerie CEST à suivre le métabolisme énergétique dans différentes structures cérébrales puis nous l'avons appliqué au suivi longitudinal de rats contrôles et de rats atteints de la maladie de Huntington. Nous avons ainsi pu observer des différences métaboliques entre ces cohortes. Enfin, nous avons travaillé sur la quantification du signal CEST. L'ensemble de ces résultats montre les applications de l'imagerie glucoCEST comme outil pertinent du suivi du métabolisme énergétique cérébral dans les modèles rongeurs.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-03696869 , version 1 (16-06-2022)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03696869 , version 1

Citer

Yohann Mathieu-Daudé. Étude du métabolisme énergétique in vivo par IRM-CEST du glucose. Imagerie. Université Paris-Saclay, 2022. Français. ⟨NNT : 2022UPAST061⟩. ⟨tel-03696869⟩
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