Mesures in vivo de l'oxygénation sanguine et tissulaire par IRM : applications à l'étude de l'hypoxie tumorale chez le rat

par Thomas Christen

Thèse de doctorat en Physique appliquée

Sous la direction de Emmanuel Barbier.

Soutenue en 2009

à l'Université Joseph Fourier (Grenoble) .


  • Résumé

    L'objectif de cette thèse était de développer des techniques de mesure de l'oxygénation cérébrale par IRM dans le contexte de l'angiogénèse tumorale. Nous avons mis en place une méthode de mesure de l'oxygénation tissulaire à partir de l'IRM du fluor-19. La réalisation d'une antenne RMN e une étude sur fantôme ont permis de calibrer la relation pOiR1 pour l'héxafluorobenzène. Après injection intracérébrale du produit, des analyses de la p02 sur rats sains ont montré des mesures précises et variant avec l'inspiration de différents gaz. Nous avons également développé une nouvelle méthode de mesure de l'oxygénation sanguine basée sur l'effet BOlD. Un modèle mathématique et la combinaison de techniques de mesure du volume sanguin, du T2, T2* et de Bo ont permis d'obtenir des mesures quantitatives de la 802. Ce protocole a été corrélé, sur cerveaux de rat sains, à des analyses de gaz du sang. Des études sur des tumeurs cérébrales et pendant des traitements anti-cancéreux ont permis de comparer nos estimations de la 802 à d'autres paramètres vasculaires. Nous avons également confronté notre approche à l'histologie du pimonidazole, un marqueur de l'hypoxie. Enfin, nous avons développé des simulations informatiques pour estimer la précision des mesures IRM basées sur des modèles mathématiques. La combinaison de deux approches numériques récentes a permis d'intégrer des données réalistes de microvascularisation acquises par microscopie intravitale. Les résultats suggèrent que la modélisation des vaisseaux sanguins par des cylindres droits est justifiée, mais que la densité ou l'orientation des vaisseaux sanauins courraient être sources d'une surestimation du BVf car RMN.


  • Résumé

    The aim of this study was to develop MRI methods to measure brain oxygenation in the context of tumoral angiogenesis. A method to assess tissue oxygenation using 19F MRI was developed. The realization of a surface coil and a study on a phantom have allowed the determination of the calibration curve (p02/R1) of the hexafluorobenzene molecule. After intracerebral injection of this molecule, analysis of the p02 in healthy rat brains have shown accu rate measurements which varied with several inspired gaseous conditions. A new method based on the BOlD effect to assess the blood oxygenation was also developed. Using a mathematical model and a combination of MR methods designed to measure the BVf, T2, T2* and Bo we have derived quantitative estimates of the local 802. This protocol has be~n correlated with blood gas analysis in healthy rat brains. A study on tumor and under therapies has been used to compare estimates of 802 to other vascular parameters. We have also compared our approach to results obtained with histology using a pimonidazole as a marker of hypoxia. Finally, we have developed numerical simulations to estimate the accuracy of MR methods based on mathematical models. The combination of two recent approaches has allowed the use of realistic microvascular networks acquired with intravital microscopy. The results suggest that the approximation of the blood vessels as infinite long cylinders is justified but that the density or preferential orientation of the blood vessels may introduce errors on the estimates of BVF with MRI.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (183 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 165 réf.

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  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS09/GRE1/0233/D
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  • Cote : TS09/GRE1/0233
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