DÉVELOPPEMENT DE L'IRM FONCTIONNELLE CÉRÉBRALE CHEZ LE PETIT ANIMAL

DEVELOPMENT OF FUNCTIONAL BRAIN MRI IN SMALL ANIMALS

• Auteur / Autrice : Nicolas Simonneau caruelle
• Direction : Sylvain Miraux
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Bioimagerie
• Date : Inscription en doctorat le 01/12/2022
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Talence, Gironde ; 1993-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de Résonnance Magnétique des Systèmes Biologiques
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : iMRT

Mots clés

Mots clés libres

IRMf

Séquences

Imagerie Rapide

Traitement de données

FMRI

Sequence

Fast imaging

Data processing

Résumé

L'IRM fonctionnelle, de repos ou d'activation, est la technique de référence pour étudier le fonctionnement du cerveau humain. Pour cela, des images de l'ensemble du cerveau sont acquises avec des résolutions spatiales et temporelles élevées (de l'ordre du mm et en moins d'une seconde). Ces acquisitions sont répétées plusieurs centaines de fois afin d'améliorer le rapport signal-sur-bruit avec ou sans stimuli externes. Réaliser ce type d'études sur modèle animal présente un intérêt majeur. Les modèles animaux (rats ou souris) sont tout d'abord extrêmement reproductibles et peuvent mimer de nombreux comportements ou pathologies. Elles peuvent également être couplés à des études plus invasives (e.g. histologie, histochimie) permettant des analyses multi-échelles micro-, méso- et macroscopiques chez les mêmes spécimens, ce qui est impossible chez l'homme. Toutefois, réaliser des acquisitions IRMf de qualité chez le petit animal se heurtent à de nombreux problèmes limitant la pertinence et la reproductibilité des résultats obtenus. En effet, la nécessité d'acquérir des images avec des résolutions de l'ordre de 200 μm en moins d'une seconde limite fortement le rapport signal-sur-bruit. L'utilisation de séquences rapides génère également de nombreux artefacts de susceptibilité. Le but du projet de thèse est donc, dans un premier temps, de développer des séquences robustes d'imagerie rapide Echo-Planar permettant l'imagerie du cerveau entier. Les méthodes d'accélération de type SMS-multiband devront être mise en place. Ces séquences devront également être couplées avec des modules ou stratégie de correction de mouvement a priori ou a posteriori. Dans un second temps, il sera nécessaire de mettre au point l'instrumentation afin de synchroniser les acquisitions IRM avec les stimuli externes permettant l'activation cérébrale. Enfin, l'étudiant devra maitriser et adapter aux rongeurs les logiciels de traitement de données IRMf dédiés jusqu'à maintenant aux études chez l'Humain.

Functional MRI, both resting-state and activated, is the reference technique for studying the functioning of the human brain. To do this, images of the entire brain are acquired with high spatial and temporal resolutions (of the order of a mm and in less than a second). These acquisitions are repeated several hundred times to improve the signal-to-noise ratio with or without external stimuli. Carrying out this type of study on an animal model is of major interest. First of all, animal models (rats or mice) are extremely reproducible and can mimic many behaviours or pathologies. They can also be coupled with more invasive studies (e.g. histology, histochemistry) allowing multi-scale micro-, meso- and macroscopic analyses in the same specimens, which is impossible in humans. However, performing quality fMRI acquisitions in small animals is fraught with problems that limit the relevance and reproducibility of the results obtained. Indeed, the need to acquire images with resolutions of the order of 200 μm in less than one second strongly limits the signal-to-noise ratio. The use of fast imaging sequences also generates numerous susceptibility artefacts. The aim of the thesis project is therefore, firstly, to develop robust fast Echo-Planar Imaging sequences allowing imaging of the whole brain. SMS-multiband acceleration methods will have to be implemented. These sequences will also have to be coupled with a priori or a posteriori motion correction modules or strategies. Secondly, it will be necessary to develop the instrumentation to synchronize the MRI acquisitions with the external stimuli allowing brain activation. Finally, the student will have to master and adapt to rodents the fMRI data processing software dedicated until now to human studies.