IRM: le manganèse, nouvel agent de contraste mieux toléré par les patients

Publié par Isabelle le 05/05/2020 à 13:00
Source: CNRS INC
Certains patients, parce qu'ils sont atteints de maladies rénales notamment, ne peuvent recevoir d'injection d'agent de contraste, pourtant très important pour un diagnostic précis, quand ils passent une IRM. En effet, cet examen reposait 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 du Soleil éclairent le ciel. Son début (par rapport à minuit heure locale) et...) exclusivement sur l'utilisation d'un agent de contraste, le gadolinium (Le gadolinium est un élément chimique, de symbole Gd et de numéro atomique 64.), déconseillé pour ce type de pathologies. Des scientifiques 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...) moléculaire, de l'unité 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 courante, elle est reliée aux sensations de froid et...) 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...) à Orléans et de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un...) pluridisciplinaire Hubert Curien (Hubert Curien (30 octobre 1924, Cornimont - 6 février 2005, Loury) est un cristallographe français, ministre de la recherche de 1984 à 1986.) à Strasbourg lui ont trouvé un double sans effet secondaire, le manganèse (Le manganèse est un élément chimique, de symbole Mn et de numéro atomique 25.), grâce à la synthèse d'une 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 plus petite quantité de matière possédant les...) cage permettant de contenir cet élément chimique et d'en faire un agent de contraste très efficace pour le diagnostic (Le diagnostic (du grec δι?γνωση, diágnosi, à partir de δια-, dia-, „par, à travers, séparation, distinction“ et γν?ση, gnósi, „la connaissance“,...). Ces travaux sont publiés dans Angewandte Chemie Int Ed.


En assurant une inertie cinétique (Le mot cinétique fait référence à la vitesse.) inégalée au complexe de manganèse(II), la molécule cage bispidine est un ligand très prometteur pour la conception d'agents de contraste IRM et de sondes TEP (La tonne d'équivalent pétrole (symbole tep) est une unité d'énergie d'un point de vue économique et industriel.). © Aline Nonat

En 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. Celles-ci se produisent à...) magnétique (IRM), des agents de contraste sont injectés à des millions de patients chaque année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié à la révolution de la Terre autour du Soleil.) lors d'examens cliniques pour apporter des informations diagnostiques qui seraient inaccessibles autrement. Depuis 35 ans, des complexes de gadolinium ont été utilisés avec un grand succès ; mais récemment l'innocuité de certains d'entre eux a été remise en cause, notamment en cas de problèmes rénaux des malades. Le remplacement du gadolinium par un métal (Un métal est un élément chimique qui peut perdre des électrons pour former des cations et former des liaisons métalliques ainsi que des...) plus biocompatible, comme le manganèse(II), permettrait de proposer des agents de contraste plus sûrs, et en particulier pour ces patients présentant des pathologies rénales.

Pour être un agent de contraste à la fois sûr et efficace, les complexes de manganèse doivent être très inertes, donc ne pas relâcher le métal in vivo, et également posséder une molécule d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) coordonnée au métal pour assurer un lisibilité en IRM. Or, combiner ces deux propriétés au sein d'un même complexe reste un défi pour les chimistes de coordination. Les équipes du Centre de biophysique moléculaire et Conditions Extrêmes et Matériaux: Haute Température et Irradiation à Orléans et de l'Institut pluridisciplinaire Hubert Curien à Strasbourg ont synthétisé et étudié un ligand de la famille des bispidines, une molécule cage parfaitement adaptée à la complexation du manganèse(II). Une fois dans la cage, le métal ne peut plus en sortir. En conséquence, ce complexe de manganèse(II) présente une inertie cinétique, c'est-à-dire une résistance à la dissociation, qui dépasse de plusieurs ordres de grandeur les meilleures molécules existantes. Grâce à l'introduction de groupements chargés sur la molécule, ce nouvel agent de contraste possède une efficacité IRM équivalente à celle des complexes de Gadolinium, qui a pu être validée dans des expériences IRM précliniques. Cette molécule pourra aussi être conjuguée à une biomolécule (pour un futur ciblage spécifique d'un organe/tissu d'intérêt) sans compromettre la stabilité du complexe.

De plus, le manganèse est un radionucléide émergent pour l'imagerie par tomographie à émission de 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 masse que l'électron.) (TEP). Le manganèse est ainsi l'unique cation métallique permettant à la fois une imagerie par IRM et par TEP, une propriété très utile pour les approches bimodales qui combinent les deux techniques d'imagerie pour un diagnostic plus précis. Cependant, l'utilisation du manganèse est actuellement limitée par une faible disponibilité (La disponibilité d'un équipement ou d'un système est une mesure de performance qu'on obtient en divisant la durée durant laquelle ledit équipement ou système est...) et un manque de ligand adéquat pour une complexation stable et inerte (Inerte est l'état de faire peu ou rien.).

Pour la première fois en France, le manganèse a été produit au cyclotron (Le cyclotron est un type d’accélérateur circulaire inventé par Ernest Orlando Lawrence en 1931. Dans un cyclotron, les particules placées dans un champ magnétique suivent...) du CEMTHI à Orléans, et une molécule de la famille des bispidines a pu être radiomarquée au avec cet élément chimique avec succès.

L'adéquation de toutes ces propriétés font de la bispidine étudiée un ligand très prometteur pour la complexation du manganèse(II), tant dans le développement d'agents de contraste IRM que dans la conception de sondes TEP. Il assure en particulier une inertie cinétique inégalée qui permet d'envisager pour la première fois l'utilisation in vivo du manganèse(II) sans risque de toxicité (La toxicité (du grec τοξικότητα toxikótêta) est la mesure de la capacité d’une substance à...).

Référence:
Eva Toth, Daouda Ndiaye, Maryame Sy, Agnès Pallier, Sandra Même, Isidro de Silva,Sara Lacerda, Aline M. Nonat, Loïc J. Charbonnière, Unprecedented kinetic inertness for a Mn2+‐bispidine chelate: a novel structural entry for Mn2+‐based imaging agents, Angewandte Chemie Int Ed.
DOI

Contacts:
- Eva Jaka Toth - Chercheuse au Centre de biophysique moléculaire (UPR 4301) - Eva.JAKABTOTH at 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).).fr
- Loïc Charbonnière - 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 sont diversifiés et...) à l'Institut pluridisciplinaire Hubert Curien (UMR7178) - l.charbonn at unistra.fr
- Stéphanie Younès - Responsable Communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle, groupale...) que l'animal (communication intra- ou inter- espèces) ou la machine...) - inc.communication at cnrs.fr
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