L'incontournable tomographie d'émission par positrons

Publié par Redbran le 07/09/2020 à 13:00
Source: Université de Sherbrooke

Plusieurs chercheurs interdisciplinaires collaborent à l'élaboration de scanners, dont le Pr Roger Lecomte de la Faculté de médecine et des sciences de la santé. Photo: UdeS
Que savez-vous de la tomographie d'émission par positrons (En physique des particules, le positron ou positon est l'anti-particule associée à l'électron. Il possède une charge électrique de +1 (contre -1 pour l'électron), le même spin et la même...) (TEP) ? En effet, il s'agit d'une technique importante d'imagerie médicale (L'imagerie médicale regroupe les moyens d'acquisition et de restitution d'images à partir de différents phénomènes physiques (Résonance magnétique,...). À l'aide d'un traceur radioactif - le plus commun étant à base de glucose (Le glucose est un aldohexose, principal représentant des oses (sucres). Par convention, il est symbolisé par Glc. Il est directement assimilable par...) - les scanners à TEP (La tonne d'équivalent pétrole (symbole tep) est une unité d'énergie d'un point de vue économique et industriel.) parviennent à détecter diverses anomalies métaboliques.

Qu'est-ce que la tomographie d'émission par positrons ?

La TEP vise à produire l'image de la façon dont l'organisme transforme ou métabolise un traceur tel le glucose. Si les cellules ou tissus s'y avèrent plus réactifs qu'attendu, il est possible de conclure sur certaines maladies. Par exemple, les cellules cancéreuses requièrent beaucoup de glucose pour se multiplier. Conséquemment, ces dernières capteront davantage le traceur que des cellules dites "normales", donc saines. De ce fait, la méthode a la faculté d'identifier et de localiser les tissus cancéreux.


La tomographie d'émission par positrons est un procédé d'imagerie médicale usant d'un traceur radioactif, souvent à base de glucose. Photo: Fournie

En oncologie et en santé mentale (La santé mentale est un terme relativement récent et polysémique. Habituellement elle est vue comme l'« aptitude du psychisme à fonctionner de façon harmonieuse, agréable, efficace et à faire face avec...), les scanners TEP permettent de localiser et de mesurer certaines anomalies neurodégénératives comme la maladie (La maladie est une altération des fonctions ou de la santé d'un organisme vivant, animal ou végétal.) d'Alzheimer (MA): "Pour dépister la MA, le traceur cible une protéine (Une protéine est une macromolécule biologique composée par une ou plusieurs chaîne(s) d'acides aminés liés entre eux par des...) appelée "tau" ou une autre molécule (Une molécule est un assemblage chimique électriquement neutre d'au moins deux atomes, qui peut exister à l'état libre, et qui représente la...) appelée "beta-amyloïde". Le scanner (Un scanneur, ou numériseur à balayage est l'équivalent du terme anglais scanner, qui vient du verbe anglais to scan, signifiant « balayer » dans le sens de « parcourir une certaine étendue ».) TEP sert à en mesurer la quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la valeur...) et à déterminer l'avancement de la maladie", explique Réjean Fontaine, professeur au Département de génie électrique et génie informatique (Le génie informatique, ou ingénierie informatique, est une discipline qui traite de la conception, du développement et de la fabrication de systèmes informatiques,...) de la Faculté de génie:

"D'un point (Graphie) de vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) oncologique, quand les résultats révèlent une abondance de glucose, c'est qu'il existe des tumeurs malignes."

Des dizaines d'années de savoir-faire


Le Pr Réjean Fontaine cumule plus de 20 ans d'expérience en conception de circuits intégrés, appliqués à la TEP. Photo: UdeS

Depuis près de 20 ans, le Pr Réjean Fontaine conçoit des systèmes électroiques et informatiques appliqués à l'imagerie médicale, dont la TEP. Grâce à une collaboration étroite avec le Centre d'imagerie moléculaire de Sherbrooke (CIMS) du CRCHUS, le chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la recherche. Il est difficile de bien cerner le métier de chercheur tant les domaines de recherche...) du 3IT a contribué à créer une série de scanners avec détecteurs à circuits intégrés, basés sur des photodiodes à avalanche:

L'objectif, c'est d'observer le même détail chez la souris (Le terme souris est un nom vernaculaire ambigu qui peut désigner, pour les francophones, avant tout l’espèce commune Mus musculus,...) que chez l'humain. Nous allons chercher des résolutions spatiales encore meilleures. Ce but nous a mené à concevoir des machines toujours plus sophistiquées.

Au 3IT se trouve le premier scanner élaboré par le Pr Réjean Fontaine et son équipe: "La conception de cette machine date de 2002 et a été mise en service en 2006. Elle offre 1,3 mm de résolution spatiale", affirme-t-il.


Le premier scanner développé par le Pr Réjean Fontaine et son équipe a été commercialisé en 2006. Photo: UdeS

Depuis, les nouveaux appareils ont atteint une résolution spatiale de 0,75 mm chez la souris. Les scientifiques continuent de peaufiner ces modèles de "deuxième génération".

Projet titanesque en cours

À l'heure (L’heure est une unité de mesure du temps. Le mot désigne aussi la grandeur elle-même, l'instant (l'« heure qu'il est »), y compris en sciences...) actuelle, des chercheurs du 3IT et du CIMS travaillent à la conception d'un scanner de précision supérieure, fondé sur les mêmes technologies, mais oeuvrant sur le cerveau (Le cerveau est le principal organe du système nerveux central des animaux. Le cerveau traite les informations en provenance des sens, contrôle de nombreuses fonctions du corps, dont la motricité volontaire,...) humain. Cette étude d'envergure (L'envergure est la distance entre les extrémités des ailes. Le terme est valable pour définir un oiseau, un chiroptère, un avion (ou planeur).) exige d'autant plus de finesse:

"Interagir avec les humains demande beaucoup de rigueur. Il faut prioriser la sécurité. Ce sont des scanners de très grande taille", exprime le Pr Réjean Fontaine.

Pour commercialiser le produit, le groupe coopère avec le partenaire Image Research & Technology (IR&T) à même les locaux du 3IT. L'entreprise compte des professionnels et étudiants interdisciplinaires, issus des domaines de la gestion et du droit, entre autres.

L'équipe de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique,...) collabore également avec des experts du CHUS 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...) de Harvard. En fait, Harvard compte une multitude de spécialistes de l'Alzheimer. Les assemblages microélectroniques sont quant à eux réalisés directement au 3IT. Toutes ces expertises combinées font avancer la science (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d'après le dictionnaire Le Robert, « Ce que l'on sait pour l'avoir appris, ce que l'on tient...) à pas de géants:

"L'apparition de la MA proviendrait d'infimes sous-structures du cerveau, de 1,8 mm. Cela dit, nous développons une technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) qui pourrait atteindre le 1,25 mm", explique le Pr Réjean Fontaine.

Ainsi, la solution technologique saura peut-être identifier la sous-structure d'où naît la maladie d'Alzheimer, un mal qui renferme à ce jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons...) tant de mystère.

Un travail interdisciplinaire

Les scanners développés au 3IT découlent d'un travail d'équipe gigantesque. Plusieurs expertises les ont menés à bien: la microélectronique, l'informatique (L´informatique - contraction d´information et automatique - est le domaine d'activité scientifique, technique et industriel en rapport avec le traitement automatique de l'information par des machines telles que les...), la physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien,...) et la médecine nucléaire (La médecine nucléaire est l'ensemble des applications médicales des radiotraceurs, ou sources radioactives non scellées.), entre autres. Le Pr Roger Lecomte de la Faculté de médecine (La médecine (du latin medicus, « qui guérit ») est la science et la pratique (l'art) étudiant l'organisation du corps humain...) et des sciences de la santé (La santé est un état de complet bien-être physique, mental et social, et ne consiste pas seulement en une absence de maladie ou d'infirmité.) représente d'ailleurs l'un des éminents chercheurs à la source de cet accomplissement.
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