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4302 - Radiologie et imagerie médicale

Les thèses se rapportant à la section CNU "4302 - Radiologie et imagerie médicale"

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  • Spectroscopie par Résonance Magnétique : Étude des variations diurnes des mesures de concentrations de métabolites cérébraux et applications cliniques    - Hatchondo Laura  -  13 décembre 2019

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    La SRM du proton (SRM-1H) est une technique d’imagerie métabolique de plus en plus utilisée en routine clinique (tumeurs cérébrales), mais aussi dans les études de neuroimagerie explorant le métabolisme cérébral des pathologies neurologiques ou psychiatriques (notamment les Troubles Obsessionnels Compulsifs TOC). Actuellement, les séquences SRM-1H sont réalisées à un temps donné, sans prise en compte de l’horaire auquel l’examen est réalisé. Or, à ce jour, nous ne pouvons pas affirmer que les concentrations de métabolites cérébraux sont stables sur 24h. Par ailleurs, nous savons que le corps humain est soumis à une rythmicité circadienne entraînant des modifications globales (sécrétions hormonales, température corporelle, tension artérielle, notamment). L’objectif principal de ce travail était d’étudier, sur une population de sujets sains, les variations diurnes des mesures de concentration des métabolites cérébraux (NAA, Cho, Cr et lactates) en SRM-1H, dans plusieurs régions d’intérêts : noyau caudé (NC), putamen, thalamus, cortex cingulaire antérieur (CCA) et postérieur (CCP), cortex insulaire (CI), substance blanche (SB) de la portion antérieure/frontale des radiations du corps calleux et de la portion postérieure/pariétale des radiations du corps calleux, et ce sur 3 périodes « critiques » de la journée au niveau du rythme circadien humain : 7h30, 13h30 et 18h00. Par ailleurs, nous avons comparé les concentrations de métaboliques dans chaque région cérébrale en fonction du sexe des sujets. Nous avons cherché une possible modélisation mathématique de ces variations. Enfin, à la lumière des résultats, nous avons rediscuté notre étude clinique sur les patients TOC sévères. 30 sujets sains sélectionnés en termes d’âge pour former un groupe homogène ont été inclus dans cette étude descriptive, monocentrique, transversale, prospective et comparative. Tous ont bénéficié des 3 examens IRM comprenant la séquence SRM-1H aux heures prédéfinies sur une IRM-3T. Nos résultats ont mis en évidences des variations significatives dans l’ensemble des structures étudiées, principalement entre l’IRM1 (07h30) et l’IRM2 (13h30), et entre l’IRM1 et l’IRM3 (18h00). Les zones présentant les variations les plus significatives (p < 0,01) ont été les noyaux gris centraux, le CCP et le CI. Les métabolites ont tous été concernés par des variations significatives ; dans une moindre mesure pour les lactates confirmant que ce tampon énergétique est relativement stable en conditions physiologiques. L’analyse comparative selon le sexe des sujets a retrouvé des différences significatives dans plusieurs régions corticales et au niveau de la SB postérieure/pariétale du corps calleux. Par ailleurs, la modélisation mathématique « sinusoïdale » est apparue comme la plus convaincante en rendant compte, via les simulations numériques, des variations de concentrations métaboliques compatibles avec la viabilité biologique connue. Elle a confirmé que les lactates ne fluctuent pas dans la journée, mais présentent des variations différentes suivant certaines régions. Enfin, ces résultats remettent en perspective notre travail clinique sur les TOC en apportant des critiques sur les horaires choisis pour les IRM, et en suggérant la place des lactates dans le circuit neurologique pathophysiologique connu de cette pathologie. Ce travail a donc mis en évidence une variabilité globale du métabolisme cérébral au cours de la journée. Il remet en question les résultats des études précédentes qui auraient utilisé des horaires différents dans et entre les groupes de sujets étudiés. Pour l’avenir, la mise en place d’un protocole horaire plus rigoureux sera indispensable dans le cadre des études en SRM-1H. Enfin, l’on peut supposer que le métabolisme cérébral pourrait suivre une variabilité circadienne modélisable grâce aux outils mathématiques, ouvrant un champ de perspectives passionnant pour de futures études plus poussées.

  • Molecular thermodynamic aspects of dissipative structures in oncology, inflammatory and degenerative processes of Central Nervous System diseases    - Vallée Alexandre  -  13 décembre 2017

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    Le métabolisme énergétique est le principal facteur déterminant de la viabilité cellulaire. Les maladies présentent de nombreuses anomalies métaboliques et énergétiques. En effet, les cellules altérées proviennent de procédés exergoniques et émettent de la chaleur vers leur environnement proche. De nombreux processus irréversibles peuvent se produire en modifiant le taux de production d'entropie. Ce niveau représente une quantité thermodynamique qui mesure ces processus irréversibles. Le niveau d'entropie est augmenté par plusieurs anomalies métaboliques et thermodynamiques dans les tumeurs cérébrales, les processus inflammatoires et les maladies neurodégénératives. Les travaux de recherche de cette thèse ont démontré et mis en évidence l'existence d'une diaphonie entre la voie canonique WNT/beta-caténine et le PPAR gamma qui joue un rôle majeur dans la reprogrammation du métabolisme de l'énergie cellulaire entre la phosphorylation oxydative, la glycolyse aérobie et la glycolyse anaérobie, dont le point d'équilibre de cette diaphonie entre ces voies moléculaires varie selon les maladies. Ces maladies sont des structures dissipatives, qui échangent de l'énergie ou de la matière avec leur environnement. Ce sont des systèmes ouverts, loin de l'équilibre thermodynamique qui opèrent sous un régime non linéaire évoluant vers des états non stationnaires. La thermodynamique loin de l'équilibre est une notion axée sur les rythmes circadiens. En effet, les rythmes circadiens participent directement à la régulation de cette diaphonie étudiée. Celle-ci représente une cible innovante dans le cadre l'imagerie moléculaire pour le diagnostic positif et différentiel de ces maladies.

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