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Un modèle pharmacocinétique pour une imagerie TEP plus précise de la neuroinflammation


Des équipes du SHFJ, de MIRCen et de NeuroSpin ont testé un modèle pharmacocinétique d'analyse des données de Tomographie d'Emission de Positons (TEP) au 18F-DPA-714, prenant en compte l'activité des cellules endothéliales non spécifiquement associée à un état inflammatoire. Ce modèle permet  une interprétation plus précise des images TEP de la neuroinflammation présente dans la plupart des pathologies neurodégénératives.

Publié le 22 février 2018

​Les processus neuroinflammatoires associés aux maladies neurodégénératives, comme les maladies d'Alzheimer, de Parkinson ou la sclérose en plaques, sont encore mal connus. L'imagerie TEP permet d'étudier ces phénomènes chez les patients, en quantifiant la surexpression de la protéine translocatrice TSPO par les cellules immunitaires du cerveau (microglie et astrocytes), lors des processus inflammatoires.

Cependant, il a récemment été montré que cette protéine TSPO est également exprimée par d'autres cellules, non spécifiquement associées à un état inflammatoire, telles les cellules endothéliales présentes dans la paroi des vaisseaux irrigant le cerveau. L'interprétation quantitative correcte des données TEP nécessite donc une modélisation de la pharmacocinétique du radiotraceur utilisé, spécifique de TSPO, qui prenne en compte cette composante vasculaire.

Dans cette étude, un modèle mathématique intégrant un compartiment vasculaire a été testé sur des données TEP obtenues sur une population de sujets sains, avec un traceur spécifique de la TSPO produit au SHFJ : le 18F-DPA-714. Les chercheurs ont ainsi pu montrer que ce modèle ajuste mieux les données observées qu'un modèle ne prenant pas en compte la composante vasculaire de TPSO (Figure 1).

Figure 1 : Modélisation de la pharmacocinétique du 18F-DPA-714 avec (B) ou sans (A) compartiment modélisant l'expression endothéliale de TSPO.
Le modèle cinétique utilisé pour ajuster les données TEP est schématisé au-dessus de chaque courbe. Les cadres en pointillés indiquent les concentrations visibles par PET. CPI : concentration plasmatique, CND : concentration non spécifique (non déplaçable), CS : concentration liée spécifiquement aux tissus cérébraux, CVASC : concentration dans le compartiment vasculaire.


Les auteurs ont de plus montré, chez ces sujets sains, que l'expression vasculaire de TSPO, modélisée à partir des données TEP dans différentes régions cérébrales, est bien corrélée à la densité vasculaire. Enfin, en utilisant les données d'expression régionale d'ARNm associés à la TSPO, issues d'un atlas cérébral humain (Allen atlas http://human.brain-map.org/), les chercheurs ont mis en évidence une forte corrélation entre la composante vasculaire de TPSO modélisée à partir des données TEP et l'expression régionale vasculaire de TSPO (Figure 2).

Figure 2 : Paramètres caractérisant l'expression de TSPO dans 11 régions cérébrales.
Corrélation (r = 0,90, p=0,0002) entre la concentration en ARNm codant pour la TSPO et le paramètre Kb, caractérisant l'expression de la TSPO dans les cellules endothéliales, estimé par modélisation des données TEP au 18F-DPA-714.

 

Ce travail démontre que l'étude des processus neuroinflammatoires par imagerie TEP de la TSPO nécessite la prise en compte de sa composante vasculaire lors de l'analyse des images, et rend possible l'identification du signal TEP spécifiquement lié aux réactions neuroimmunes.

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