Vers une IRM plus précise et plus sûre

L’imagerie par résonance magnétique (IRM) est une technique médicale très répandue qui permet de générer des images d’organes internes comme le cœur, les poumons, le foie et même le cerveau. Depuis son invention en 1977, elle est devenue une pièce maîtresse de la radiologie et a permis d’identifier les problèmes de santé de millions de personnes dans le monde. Malgré son utilité, l’imagerie par résonance magnétique souffre toutefois d’une faible sensibilité, qui ne pouvait jusqu’ici être optimisée qu’en injectant aux patients des agents potentiellement toxiques. Or, des chercheurs de l’EPFL démontrent aujourd’hui qu’il est possible d’obtenir des résultats d’IRM à haute résolution spatiale et temporelle en utilisant un composé non invasif produit naturellement par le corps. Leur recherche est publiée dans la revue de référence PNAS.

L’IRM implique une manipulation de l’alignement des atomes d’hydrogène du corps, qui sont sensibles aux champs magnétiques. En temps normal, ceux-ci tournent sur eux-mêmes au hasard sans direction notoire. Pendant l’IRM, un puissant aimant est utilisé pour générer un champ magnétique jusqu’à 40’000 fois plus puissant que celui de la Terre. Résultat, la moitié des atomes environ s’aligne en direction de la tête du patient et l’autre en direction de ses pieds. Dans cette disposition, les atomes deviennent invisibles aux yeux de l’IRM.

Cependant, une partie des atomes s’aligne dans l’une ou l’autre direction sans homologue qui l’annule. C’est en lisant les niveaux d’énergie de ces particules-là que l’ordinateur de l’IRM génère des images détaillées si utiles au diagnostic médical.

Mais l’IRM souffre d’une faible sensibilité, qui peut être palliée grâce à des techniques d’hyperpolarisation, qui impliquent l’injection de substrats contenant un isotope stable de carbone qui s’aligne presque parfaitement avec l’aimant de la machine. La préparation de ces agents de contraste nécessite toutefois d’utiliser des produits chimiques réactifs appelés radicaux persistants, qui peuvent se montrer toxiques pour les patients. Pour cette raison, ils doivent être filtrés avant injection et requièrent des tests pharmacologiques supplémentaires, ce qui réduit considérablement le contraste de l’IRM et présente des risques pour la santé.

Une substance naturelle à la place d’un produit chimique dangereux

Or, une équipe de chercheurs menée par Arnaud Comment a développé une solution novatrice à ce problème. Ils ont en effet découvert qu’une IRM de contraste à haute résolution pouvait être effectuée sans radicaux persistants grâce à de l’acide pyruvique, une substance organique que l’on trouve naturellement dans le corps suite à la dégradation du glucose.

Les scientifiques en ont exposé un échantillon congelé pur à des ultraviolets pendant une heure afin de produire des radicaux non persistants hautement concentrés. Ceux-ci se sont automatiquement recombinés pour générer une solution ne contenant que des composés naturellement présents dans le corps, mais à de faibles concentrations. Cette préparation a ensuite été utilisée pour pratiquer une IRM haute résolution d’un cerveau de souris. Les images obtenues étaient d’une définition spatiale et temporelle si détaillée qu’elles permettaient même de suivre le métabolisme de l’acide pyruvique dans le cerveau du rongeur.

Cette nouvelle méthode d’hyperpolarisation avec des composés non toxiques, qui diminue ou élimine complètement les effets secondaires pour la santé, ouvre des champs nouveaux. Dépourvue de filtrage et de tests additionnels, elle permet de réduire le temps et les coûts nécessaires aux protocoles d’IRM de contraste, améliorant ce faisant la qualité des images et des diagnostics. Les auteurs de cette étude estiment que leur découverte va intégrer rapidement le milieu médical et qu’il s’agit là d’un « pas décisif vers une radiologie clinique sans effet secondaire ».

Cette étude est née d’une collaboration entre l’EPFL, l’Institut Paul Scherrer, l’UNIL et l’UNIGE.