Evaluation dosimétrique suite au radiomarquage de cellules in vitro avec des radionucléides émetteurs β+ pour le suivi de cellules in vivo par imagerie TEP : étude de la relation dose-effet et optimisation de protocoles

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

    En médecine nucléaire diagnostique, l'acquisition d'images suite au radiomarquage de lymphocytes avec des émetteurs gamma est réalisée en routine clinique pour la détection des foyers infectieux ou inflammatoires. Par ailleurs, l'utilisation de cellules souches mésenchymateuses est très prometteuse et fait l'objet de nombreux essais cliniques en raison des capacités de ces cellules à se différencier en différents types cellulaires. Leur radiomarquage est ainsi très intéressant pour le suivi du devenir des cellules une fois injectées dans l'organisme. Pour ces applications, il y a un intérêt croissant pour le radiomarquage avec des radionucléides émetteurs β+ permettant de réaliser des images avec une caméra TEP, plus sensible et plus résolue qu'une gamma-caméra. Le radiomarquage de cellules présente toutefois des limites du fait que, avant injection dans l'organisme, les cellules soient incubées in vitro avec une activité de radionucléides émetteurs β+ importante par rapport au volume considéré. Ainsi, le marquage des cellules peut entraîner un risque de perte de fonctionnalités des cellules voire une mort cellulaire. De plus, cela peut contribuer à une dégradation de la qualité d'image. Dans ce cadre, le projet consiste à évaluer les doses reçues aux cellules et les corréler aux effets (viabilité, prolifération, clonogénicité,…). L'objectif est de proposer des protocoles de marquage, optimisés à partir d'évaluations dosimétriques, pour permettre un meilleur suivi cellulaire par imagerie en limitant les altérations des fonctions et propriétés biologiques.

  • Titre traduit

    Multi-cellular dosimetry of β+-emitting radionuclides used for cell labeling in cell-tracking studies with PET imaging: dose-effect relationship and protocol optimization


  • Résumé

    Radiolabeling of cells combined with nuclear medicine imaging provides a potential method for cell trafficking analysis in vivo. Besides, the use of β+-emitting radionuclides is of particular interest given the good intrinsic characteristics offered by PET technology. Generally, a direct labeling approach is applied in which cells are mixed with a radioactive solution and incubated in vitro at 37°C to permit the incorporation of the radionuclide intracellularly. Because the procedure implies the use of high amount of radioactivity, various studies have taken interest about the effects of labeling on cell viability and functionality. Though severe cell cytotoxicity was pointed out, e.g. reduction of proliferation capacity when labeling with 18F-FDG [1, 2], not clear conclusions has been drawn from these findings. Particularly, comparison and analysis of results are limited because the observed biological effects are often evaluated as a function of added activity rather than absorbed dose delivered to the cell. To get a comprehensive assessment of the toxicity induced by the labeling procedure, this project aims to study the absorbed dose-effect relationship through the development of a realistic multi-cellular dosimetry and labeling experiments. The final objective is to propose optimal labeling protocols that allow a good tracking of cells while minimizing damages to cells.