Projet ANR-06-PCVI-0023 – BULPOXI : Biosensing Using Laser-Polarized Xenon Imaging
Programme : Physique et Chimie du Vivant (PCV) (PCV) 2006
Année de financement : 2006
Coordinateur du projet : COMMISSARIAT A L'ENERGIE ATOMIQUE - CENTRE DE SACLAY (COMMISSARIAT A L'ENERGIE ATOMIQUE - CENTRE DE SACLAY)
Partenaires : Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives; Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives; Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives; École normale supérieure de Lyon
Montant : 360000.0 euros
Date de début : 2006
Durée : 36 mois
Résumé : Les techniques d'imagerie médicale dont l'objectif est d'améliorer significativement le diagnostic et le suivi thérapeutique sont en plein essor. Parmi celles-ci, l'imagerie par résonance magnétique (IRM) est un outil puissant combinant une grande résolution spatiale et des propriétés de pénétration importantes. Cependant, un inconvénient majeur de l'IRM reste sa faible sensibilité. Pour surmonter cet obstacle, il a été proposé d'utiliser comme sonde d'imagerie des gaz polarisés par laser. Au laboratoire, nous sommes actuellement capables d'obtenir par pompage optique une polarisation nucléaire du xénon de 0,3, soit un gain en signal IRM d'un facteur 105 par rapport au signal à l'équilibre thermique, à température ambiante et dans un champ magnétique de 3 T. Deux autres propriétés du xénon, reliées à la déformabilité de son nuage électronique peuvent profiter à l'IRM. Tout d'abord, le caractère hydrophobe de cet atome lui confère des interactions très spécifiques. Ensuite, de faibles changements dans l'environnement du xénon conduisent à de grandes variations de sa fréquence de résonance.  Nous proposons de mettre à profit ces propriétés pour développer des marqueurs performants pour l'IRM utilisant le xénon polarisé par laser. Le gaz rare sera 'fonctionnalisé' par encapsulation dans des cryptophanes. Ces molécules-cages, qui possèdent des affinités très importantes pour le xénon, cibleront des récepteurs biologiques après greffage d'une antenne de reconnaissance sur leur structure. Le point clé de cette approche utilisant du xénon polarisé dans de tels systèmes, réside, en plus de l'apport important en sensibilité, dans la possibilité de réaliser de l'imagerie de déplacement chimique. En effet, l'extrême sensibilité du déplacement chimique du xénon à son environnement et l'effet de blindage apporté par la cage assurent une grande séparation en fréquence entre le signal du xénon libre et celui du xénon encapsulé (~130 ppm). Elle laisse même espérer pouvoir distinguer la cage associée au récepteur de la cage libre.  Nous envisageons un processus en deux étapes : 1) le complexe xénon hyperpolarisé/cryptophane peut être d'abord injecté, 2) du xénon polarisé 'frais' peut être introduit après que le cryptophane fonctionnalisé a atteint sa cible.  Dans ce projet nous proposons d'effectuer les premières étapes indispensables pour évaluer et développer la méthodologie d'imagerie basée sur le xénon polarisé et fonctionnalisé dans une molécule-cage de cryptophane.   Afin d'atteindre cet objectif, les différentes étapes du projet sont : *	La synthèse de dérivés de cryptophanes optiquement purs, de solubilité suffisante, et possédant le ligand spécifique pour la reconnaissance de la cible choisie (partenaire 2). *	La synthèse éventuelle de cryptophanes deutérés afin de maintenir le plus haut niveau de polarisation du xénon le plus longtemps possible (partenaire 2).  *	La production d'un grand volume de xénon polarisé par laser, afin d'augmenter le produit concentration x polarisation par unité de temps (partenaire 1).  *	Le développement d'un système pour optimiser l'apport de xénon dans l'échantillon (partenaire 1). *	Les premières évaluations de cette méthodologie à l'imagerie (partenaires 3 et 4) :  -	Tests biologiques préliminaires nécessaires (toxicité, immunogénicité, biodistribution...) sur la molécule-cage isolée,  -	Evaluation de la sensibilité de la technique sur un système modèle : cellules exprimant fortement les récepteurs de la transferrine.  -	Tests critiques pour l'applicabilité de cette technique à l'IRM in vivo par l'imagerie des tumeurs solides et l'imagerie de l'apoptose.   Les premières étapes d'évaluation, d'amélioration et de validation de la méthodologie d'imagerie basée sur le xénon polarisé et fonctionnalisé dans une molécule-cage de cryptophane étant franchies, de nouveaux outils de diagnostic pourront être conçus.