Imagerie corrélative : autoradiographie - tomographie par émission de positons : application à l’imagerie cérébrale dans le lupus

Correlative imaging : autoradiography - positron emission tomography : brain imaging applications in lupus

• Auteur / Autrice : Truong Nguyen Pham
• Direction : Patrice Laquerriere
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 13/11/2019
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut pluridisciplinaire Hubert Curien (Strasbourg ; 2006-....)
• Jury : Président / Présidente : Jérôme Baudot
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Franca Cassol, Philippe Laniece

Mots clés

Mots clés contrôlés

Reconstruction d'image

Autoradiographie

Imagerie moléculaire

Tomographie par émission

Mots clés libres

Autoradiographie

Caractérisation

Tomographie par Émission de Positons (TEP)

Reconstruction

Autoradiography

Characterisation

Positron Emission Tomography (TEP)

Reconstruction

Résumé

L’imagerie nucléaire se révèle essentielle dans le domaine clinique et pré-clinique pour l’étude de la biodistribution du médicament et le suivi de l’évolution de la pathologie. La TEP (Tomographie par Émission de Positons) est aujourd’hui un standard pour l’imagerie fonctionnelle avec une sensibilité de l’ordre du picomole. Elle offre une résolution de l’ordre du millimètre. Dans le cadre de cette thèse, l’autoradiographie, avec des capteurs semi-conducteurs Mimosa-28, permet d’obtenir une résolution sub-millimètre tout en gardant une bonne sensibilité afin de mieux visualiser la distribution cérébrale du radiotraceur chez la souris. Préalablement à une utilisation, ce capteur est caractérisé avec des isotopes habituellement utilisés en préclinique dans le système TEP : 18F, 64Cu et 89Zr. Des mesures d’efficacité et de résolution spatiale sont effectuées afin de comparer par rapport aux autres systèmes actuellement disponibles comme les films à émulsion, la phosphorescence, la scintillation et les détecteurs gazeux. Les examens TEP permet tant d’explorer la biodistribution à l’échelle de l’animal avant de mieux visualiser la distribution avec l’autoradiographie dans un organe spécifique. Nous avons ensuite d’explorer la possibilité d’améliorer la qualité des images grâce à la simulation Monte-Carlo GATE (GEANT4 Application for Tomography Emission) et à la reconstruction via un algorithme MLEM (Maximum Likelihood Estimation Method). Les images autoradiographiques gagnent en contraste et l’effet de la diffusion des particules chargées dans le milieu est atténuée.

Nuclear imaging is essential in the clinical and pre-clinical field for studying the biodistribution of the drug and observing the evolution of the pathology. Positron Emission Tomography (PET) scan is today a gold standard functional imaging with picomolar sensitivity. It offers a resolution of the order of a millimetre. As part of this thesis, autoradiography, with Mimosa-28 semiconductor sensors, provides a sub-millimetre resolution while keeping a good sensitivity in order to visualize the cerebral distribution of the radiotracer in the mouse. Before the autoradiography acquisition, this sensor is characterized with isotopes usually used in preclinical systems in the PET system : 18F, 64Cu and 89Zr. Measurements of efficiency and spatial resolution are made to compare with other current systems such as emulsion films, phosphorescence, scintillation and gaseous detectors. PET scans enable both to explore biodistribution at the animal scale before to visualize the distribution with autoradiography at the tissue scale. We then explore the possibility of improving the quality of images through GEANT4 Application for Tomography Emission (GATE) Monte-Carlo simulation and reconstruction using a Maximum Likelihood Estimation Method (MLEM) algorithm. The autoradiographic images gain in contrast and the scattering effect of the charged particles into the medium is attenuated.