Imagerie moléculaire - Définition

Introduction

L’imagerie moléculaire est le nom donné à une discipline émergente d'imagerie, située entre la biologie moléculaire et la biologie cellulaire.

Elle vise essentiellement à observer le fonctionnement des organes et organismes in vivo par des moyens les moins invasifs possibles ou perturbant le moins possible les organismes observés ou les cultures de tissus produites à partir de ces organismes.

Histoire

Les bases de cette discipline récente proviennent surtout des savoirs et savoir-faire acquis au cours des progrès récents de l'imagerie de fluorescence (encore non-transférable à l'homme, car nécessitant une modification génétique des cellules pour leur faire produire des protéines fluorescentes), de la tomographie et de l'informatique appliquée au traitement d'image.
Il peut s'agir d'image fixe, de reconstitution 3D, d'images animées...

Utilité

Ces techniques permettent de

• rendre visible in vivo certaines macromolécules, des protéines ou de l'ADN ou d'autres molécules d'intérêt (via des marqueurs spécialisés) ;
• rendre visible in vivo des cellules (et même différentes parties d'une cellule, en les colorant différemment), structures et réseaux (par des marqueurs fluorescents par exemple, qui permettent notamment de visualiser des neurones ou réseaux de neurones dans leur contexte).
  Il est ainsi souvent possible (quand le cancer est en surface ou juste sous la paroi d'un organe, ce qui est souvent le cas) de nettement différentier (par des couleurs différentes) les parties saines et tumorales d'un organe en cours de cancérisation, ce qui permettra au cancérologue et au chirurgien d'affiner le diagnostic puis de limiter l'exérèse ou au strict nécessaire ou de mieux cibler un traitement par rayonnement. Pour l'instant l'observation en direct sur l'organe vivant durant l'opération n'est pas possible, mais c'est une des pistes explorées par l'imagerie moléculaire ;
• observer l'effet de certains pathogènes
• observer l'effet de médicaments
• observer la cinétique d'un toxique, d'une hormone, etc.

Principes

L'imagerie moléculaire regroupe des techniques d'imagerie ou des associations de différentes techniques permettant de visualiser, in vivo :

- le fonctionnement cellulaire

- des processus moléculaires, (vitaux ou morbides, intra ou intercellulaires , résultant ou non d'interactions avec des pathogènes, processus de cicatrisation, régénération, etc.)

On utilise pour cela deux moyens éventuellement complémentaire

• des appareils capables de voir au travers du corps (rayon X, ultra-sons, infrarouge, tomographie…). Dans certains cas, l'épaisseur des tissus à traverser par l'imageur n'est plus limitante (c'est le cas pour les traceurs radioactifs émettant des photons à 511 keV, qui sont faiblement atténués par le tissus et permettent une précision femtomolaire)
• des marqueurs, sondes ou traceurs, de nature diverses (colorants, produit de contraste, marqueur radioactifs ou opaques au rayons X, émulsion fluorescente telle que la sentidye, des protéines fluorescentes éventuellement produites in situ par l'organisme, après qu'il a été génétiquement modifiées (souris de laboratoire par exemple).
  Ces produits (injectés ou ingérés ou produits par un organisme génétiquement modifié pour cela) visent un organe, un type de cellule, ou une molécule particulière qui sera ainsi mise en évidence par l'imagerie.

Incertitudes et limites

Bien que ces méthodes soient dites non-invasives, et qu'elles constituent un progrès remarquable dans l'imagerie, il reste parfois difficile d'être certain que le comportement de l'organisme ne soit pas modifié par les traceurs, ou le moyens d'investigation (ultra-sons, rayons X, radioactivité de l'imagerie PET) ou l'importance du champ électromagnétique généré par un scanner.
L'intercalibration des matériels et la comparaison de résultats provenant de techniques différentes pourra peut-être d'ailleurs aider à identifier la manière dont ces contraintes affectent ou non l'organisme, et à quelles échelles.