Diagnostic médical: une première détection quantitative du zinc par IRM
Publié par Isabelle le 03/09/2018 à 12:00
Source: CNRS-INC
Alors que la répartition du zinc est mal connue dans notre organisme, des variations dans sa distribution peuvent informer du développement de pathologies comme le diabète, le cancer du pancréas ou la maladie d'Alzheimer. Des chercheurs du CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).) et de l'université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux...) de Tours ont réussi la toute première détection quantitative du zinc (Le zinc (prononciation /zɛ̃k/ ou /zɛ̃ɡ/) est un élément chimique, de symbole Zn et de numéro atomique 30.) par IRM. Dans ces travaux publiés dans Chemical Communications (1), les propriétés magnétiques et radioactives des lanthanides, des terres rares (Les terres rares sont un groupe de métaux aux propriétés voisines comprenant le scandium 21Sc, l'yttrium 39Y et les quinze lanthanides.), ont été utilisées pour surmonter les blocages techniques.


Figure 1: Structure de la sonde pour la détection du zinc et principe
©Célia Bonnet

L'Imagerie (L’imagerie consiste d'abord en la fabrication et le commerce des images physiques qui représentent des êtres ou des choses. La fabrication se faisait jadis soit à la main, soit...) par résonance (Lorsqu'on abandonne un système stable préalablement écarté de sa position d'équilibre, il y retourne, généralement à travers des oscillations propres....) magnétique (IRM) a longtemps été dédiée à la seule imagerie anatomique, mais la technique est progressivement devenue capable de caractériser l'état des tissus: leur pH, la présence d'enzymes, de métabolites, d'ions, etc. L'ion (Un ion est une espèce chimique électriquement chargée. Le terme vient de l'anglais, à partir de l'adjectif grec ἰόν (ion), se traduisant par « allant, qui...) zinc peut ainsi renseigner sur le diabète (Le diabète présente plusieurs formes, qui ont toutes en commun des urines abondantes (polyurie). Le mot « diabète » vient du grec ancien...), le cancer (Le cancer est une maladie caractérisée par une prolifération cellulaire anormalement importante au sein d'un tissu normal de l'organisme, de telle manière que la survie...) du pancréas (Le pancréas est un organe abdominal, une glande annexée au tube digestif. Il est rétropéritonéal, situé derrière l'estomac, devant et au-dessus des...) ou encore la maladie (La maladie est une altération des fonctions ou de la santé d'un organisme vivant, animal ou végétal.) d'Alzheimer. Face à la difficulté d'observer précisément la répartition de ce métal (Un métal est un élément chimique qui peut perdre des électrons pour former des cations et former des liaisons métalliques ainsi que des liaisons ioniques dans le cas des métaux alcalins....) dans un corps, des chercheurs du Centre de biophysique (La biophysique est une discipline à l'interface de la physique et la biologie où les outils d'observations des phénomènes physiques sont appliqués aux molécules d'intérêt biologique.) moléculaire (CBM, CNRS), du laboratoire Conditions extrêmes et matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.): haute température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie...) et irradiation (En physique nucléaire, l'irradiation désigne l'action d'exposer (volontairement ou accidentellement) un organisme, une substance, d'un corps à un flux de rayonnements...) (CEMHTI, CNRS), du laboratoire iBrain (Inserm/CHRU Tours/Université de Tours) ainsi que du Centre d'Imagerie du petit Animal (Un animal (du latin animus, esprit, ou principe vital) est, selon la classification classique, un être vivant hétérotrophe, c’est-à-dire qu’il...) (CIPA, TAAM, CNRS) ont combiné une IRM et une tomographie par émission monophotonique (TEMP), une forme de scintigraphie en trois dimensions (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une pièce sont sa longueur, sa largeur et sa profondeur/son épaisseur, ou bien son diamètre si c'est une pièce de révolution.), afin d'obtenir la toute première détection quantitative du zinc en contexte (Le contexte d'un évènement inclut les circonstances et conditions qui l'entourent; le contexte d'un mot, d'une phrase ou d'un texte inclut les mots qui l'entourent. Le concept de contexte issu traditionnellement de...) physiologique.

La concentration locale de la sonde IRM, qui révèle le zinc, doit toutefois être connue en permanence. Les chercheurs ont résolu le problème en combinant deux lanthanides, le gadolinium(III) et l'165erbium(III), dont les complexes formés avec un même ligand se distribuent de manière identique dans l'organisme. Le premier sert de sonde IRM pour le zinc, rendant ce dernier visible, mais sa concentration n'est pas directement mesurable. L'165erbium(III) ne donne aucun renseignement sous IRM, mais sa détection en TEMP livre sa concentration, ie la concentration locale de la sonde. Le couplage de l'IRM et du TEMP fournit donc tous les éléments nécessaires pour une détection localisée et quantitative du zinc, avec une précision d'environ 20 %.

Note:
(1) Ils en font la couverture intérieure.


Référence publication:
A cocktail of 165Er(III) and Gd(III) complexes for quantitative detection of zinc using SPECT and MRI
Kyangwi P. Malikidogo, Isidro Da Silva, Jean-François Morfin, Sara Lacerda, Laurent Barantin, Thierry Sauvage, Julien Sobilo, Stéphanie Lerondel, Eva Toth, Célia S. Bonnet.
Chem. Commun. 2018, advance (Advance est un constructeur informatique.) article http://dx.doi.org/10.1039/C8CC03407A, p. 7597-7600.

Contact chercheur:
Célia Bonnet, CBM UPR4301 , Université d'Orléans
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