Optimisation des méthodes d'imagerie : Dosimétrie cellulaire des radiotraceurs utilisés en imagerie par émission de positons

par Manon Jacquemin

Projet de thèse en Imagerie médicale et radioactivité

Sous la direction de Didier Franck et de Aurélie Desbree.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de Particules, hadrons, énergie et noyaux: Instrumentation, Imagerie, Cosmos et Simulation , en partenariat avec IRSN Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire (laboratoire) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 03-10-2016 .


  • Résumé

    Le radiomarquage des cellules souches progénitrices de sang de cordon (HSPC) permet une analyse quantifiée du homing de ces cellules dans la moëlle osseuse par imagerie isotopique. Le but de cette imagerie est d'étudier l'influence de facteurs biologiques et de thérapies sur le homing des HSPC dans des souris NOD-scid/gc-/- irradiées (en aplasie), pour l'optimisation de la greffe de moelle dans les hémopathies malignes. Les difficultés qui existent sont la durée du marquage des cellules, le risque de perte de fonctionnalité des cellules marquées lié à radiotoxicité des atomes radioactifs utilisés comme marqueurs. Aujourd'hui : la technique d'imagerie SPECT est communément utilisée. Cependant, l'imagerie TEP bénéficiant d'une excellente sensibilité de détection permet de suivre le traffic de cellules radiomarquées à l'aide de très faibles quantités de radioisotope. En clinique, elle bénéficie d'une bien meilleure résolution que la SPECT ce qui en fait une modalité attractive dans l'hypothèse d'un transfert chez les patients. Les atomes émetteurs de positons envisagés ((F-18, Cu-64 et Zr-89) sont tous émetteurs d'électrons de haute énergie qui leur confèrent une radiotoxicité intrinsèque plus importante que les émetteurs gamma purs que sont le Tc-99m et l'In-111. Le but de cette thèse est de réaliser une étude de la dose conférée aux cellules de sang par différents radiositopes émetteurs de positons utilisés en imagerie TEP au moyen de simulations monte-carlo, après radiomarquage ex-vivo puis in-vivo chez la souris des cellules par ces isotopes, en comparaison avec les marquages plus classiques au Tc-99m et In-111. Cette étude permettra de savoir si la diminution d'activité administrée aux cellules dans le cas des émetteurs TEP permet de compenser leur radiotixicité intrinsèque plus marquée que pour le Tc-99m and In-111. L'enjeu final est d'aider les cliniciens à optimiser leur methodes d'imagerie et orienter leur choix vers de nouveaux isotopes, les moins irradiants possible.

  • Titre traduit

    Optimization of the methods of imaging: cellular dosimetry of the radiotracers used in imaging by emission of positrons


  • Résumé

    Radiolabelling of hematopoietic stem and progenitor cells (HSPC) enables to quantify the homing of those cells to the bone marrow by using isotopic imaging. The goal of this imaging technique is to study the influence of biological factors and therapies on the homing of HSPC in mouses, for the optimization of bone marrow transplant in haematological malignancies. The main difficulties are the duration of the cell labelling and the risk of functionality loss for the labelled cells related to the radiotoxicity of the radioactive atoms. Currently, SPECT is the imaging technique commonly used. However, TEP imaging technique, benefiting from an excellent sensitivity of detection, would allow to track the labelled cells with a very low quantity of radioisotopes. In clinics, it has a better resolution than SPECT, which makes it an attractive modality, in the hypothesis of a transfer in patients. The positon-emitting isotopes considered for this work (F-18, Cu-64 et Zr-89) are all high-energy electrons emittors, which confers them an intrinsic radiotoxicity more important than gamma-emitting particles like Tc-99m and l'In-111. The aim of the thesis is to realize a study of the dose conferred on HSPC with different positon-emitting radioisotopes for TEP, by using monte-carlo simulations, after ex-vivo and in-vivo radiolabelling of the cells in the mouse by those isotopes in comparison to classical labelling with Tc-99m and In-111. This study will allow to know if a decrease of activity administered to the cells in the case of TEP emittors can compensate their inherent radiotoxicity, stronger than for Tc-99m and In-111. The final challenge is to help the clinicians to optimize their imaging methods and to guide their decisions towards new isotopes, as little irradiating as possible.