[Sciences & Technologies] L'imagerie Moléculaire Optique.
Section : Le comptoir
Dialogues, actualité et discussions

demon king 

Angefeu 

Tiens, en voilà un sujet intéressant, qui mériterait de ne pas être trop superficiellement traité... (mais bon, peut-être que ça n'intéresse que les gens qui touchent un peu à ce domaine).

Personnellement, j'ai bossé un peu avec des techniques de marquage moléculaire (ADN avec fluorophore) donc j'avoue que ce procédé titille un peu ma curiosité.

Avant tout, je souhaiterais corriger certaines erreurs d'inattention, je suppose :
- c'est "endoscopie" et non "endroscopie"
- "gain de temps, gain d'argent" pas "d'agent"
- "ça en est où ?" et pas "ai ou"
- 10-15 c'est pour dire "dix puissance moins 15, je suppose" mais avec la casse, on peut pas vraiment mettre d'exposant, donc peut-être faudrait-il rajouter "de l'ordre du femtomètre" pour dissiper tout malentendu ?

Puis, il me semble qu'il y a des inexactitudes :

- l'Imagerie par Résonance Magnétique, si elle est effectivement une autre méthode d'imagerie moléculaire, n'a pas grand chose à voir avec la technique que tu décris dans ce topic dans son principe.
En effet, la première est basée sur un principe purement physique qui est la Résonance Magnétique Nucléaire tandis que la seconde utilise les propriétés bio-physicochimiques de certaines molécules utilisées comme marqueurs moléculaires.
L'imagerie moléculaire optique se rapprocherait plus de la scintigraphie, qui est une technique d'imagerie médicale, parfois appelée gammagraphie, permettant de visualiser, après injection d’une substance radioactive, l’intérieur de l’organisme, afin de détecter d’éventuels troubles de fonctionnement des organes. La scintigraphie consiste à observer, à l’aide d’une caméra sensible au rayonnement radioactif, le déplacement dans le corps humain d'une substance radioactive, appelée scintillant.

- A ce propos, je confonds un peu fluorescence et phosphorescence... mais il me semble que ce sont des molécules fluorescentes et non phosphorescentes qui sont utilisées dans les techniques d'imagerie moléculaire, non ?

- Ce n'est pas une fois que la molécule a bien intégré l'organisme qu'elle émet de la lumière : ça n'a rien à voir. Le principe d'une molécule fluorescente, c'est qu'elle réémet de la lumière à une longueur d'onde donnée uniquement lorsqu'elle est excitée par une lumière de longueur d'onde appropriée.
Ainsi on ne peut détecter la lumière émise par le marqueur fluorescent que lors de l'analyse avec caméra sensible au spectre lumineux (Ultraviolets - visible - infrarouge) mais aussi et surtout source d'émission lumineuse adéquate (laser par exemple), il me semble.

- Sinon, cette technique permet une traçabilité des molécules dont on souhaite surveiller l'activité.
Plus précisément, l'injection de marqueurs fluorescents reliés aux agents pharmacologiques offre la possibilité de caractériser et mesurer les processus cellulaires et moléculaires in vivo. Ce système permet donc d’évaluer quantitativement l’effet d’un agent pharmaceutique sur un animal vivant à partir d’une technique d’imagerie multispectrale par temps de vie de fluorescence par durée de vie. On peut donc ainsi visualiser en temps réel et de façon non invasive la biodistribution et les données pharmacocinétiques in vivo.

Par contre, je me demandais si cette technique permettait d'obtenir uniquement des coupes 2D ou bien pouvait permettre une reconstitution 3D.
Par ailleurs, le système de détection est-il externe (et donc non invasif) ou bien utilise-t-il une nanocaméra par exemple embarquée dans une fibre optique (ce qui se rapproche d'une endoscopie) ?


En tout cas, pour ceux que ça intéresse, voici un lien vers un article très instructif et assez bien construit, je trouve, sur l'imagerie moléculaire, une révolution en cours qui peut compléter ce topic.

demon king 

Oups, désolé pour toutes ces étourderies et incohérences, je n'ai vraiment pas fait attention à ce que j'écrivais on dirait (et puis la fatigue doit y être aussi >.<), vraiment désolé...

Après correction et MAJ, je peux te répondre sur certains points:

Citation L'imagerie moléculaire optique se rapprocherait plus de la scintigraphie, qui est une technique d'imagerie médicale, parfois appelée gammagraphie, permettant de visualiser, après injection d’une substance radioactive, l’intérieur de l’organisme, afin de détecter d’éventuels troubles de fonctionnement des organes. La scintigraphie consiste à observer, à l’aide d’une caméra sensible au rayonnement radioactif, le déplacement dans le corps humain d'une substance radioactive, appelée scintillant.

Il est vrai que l'imagerie Optique se rapprocherait plus du domaine médical, en tout cas, c'est comme ça que je l'ai pris étant donné que je suis actuellement en stage dans une société qui est spécialisé dans ce domaine.

Citation Par contre, je me demandais si cette technique permettait d'obtenir uniquement des coupes 2D ou bien pouvait permettre une reconstitution 3D.

Effectivement, par différents angles de vus de plusieurs caméras (logique, non?), il serait possible de faire une reconstitution 3D en disposant bien sûr de tout le matériel informatique et optique nécéssaire mais cela reste quand même difficile à réaliser car en fonction du sujet, il faudrai recalculer la position de chaque caméra.
Cependant, à l'origine le procédé permet surtout de faire des coupes en 2D (moins pratique mais toujours utile ).

Je te prie de m'excuser pour toutes les érreurs et incompréhensions que tu as pus avoir, je ne suis pas dans ce domaine, j'ai un peu de mal avec tout ça, mais étant donné que cela m'a paru fort intéréssant, j'ai voulus en parler.

Angefeu 

Y'a absolument pas de souci.

T'inquiètes, j'suis pas non plus un spécialiste en imagerie médicale, mais c'est vrai que je me suis intéressé au sujet, un peu par la force des choses et un peu par curiosité personnelle.
Tu as de la chance de pouvoir approcher ce genre de techniques lors d'un stage, parce que ces techniques arriveront à maturité dans les années qui suivent, je pense/espère, et qu'elles pourront permettre des avancées sur le plan médical.

Ce genre de technique est également pour moi un exemple de la convergence des sciences et des savoirs, qui est une caractéristique des nouvelles technologies : on est à l'interface de la biologie, de la physico-chimie, de l'informatique, du traitement de l'image et de l'électronique.

En tout cas, si t'as plus d'info, n'hésite pas à compléter cette fiche au cours de ton stage (si tu n'es pas soumis à une clause de confidentialité naturellement).

Ronoa 

Juste une petite remarque à propos de l'échelle: 10^-15 ça me parait très petit, est tu sûr de ce chiffre?

Car un atome c'est de l'ordre de 10^-10 m et 10^-15m c'est la taille d'un noyau.

demon king 

Citation Posté par Ronoa Juste une petite remarque à propos de l'échelle: 10^-15 ça me parait très petit, est tu sûr de ce chiffre? Car un atome c'est de l'ordre de 10^-10 m et 10^-15m c'est la taille d'un noyau.

C'est une idée du potentiel possible. Pour le moment, il est très difficile (voir quasi-impossible) d'atteindre une telle échelle, mais c'est ce que l'on pourrait atteindre au mieux .

Sheeana 

J'ai un peu étudié l'imagerie en médecine nucléaire, et ce sujet m'intéresse beaucoup !

Dans le principe, les deux méthodes se ressemblent beaucoup. Elles consistent en effet toutes deux à injecter une substance portée par un vecteur, qui se fixera sur une certaine partie du corps suivant ses affinités. Son dégagement d'énergie est localisé et enregistré.

La méthode optique a à mon sens deux avantages de poids :

- elle est basée sur une émission de lumière ; les molécules ne se déplacent pas ou peu, en tous les cas bien moins que lorsqu'elles se désintègrent, ce qui améliore de beaucoup la résolution
- le patient n'est pas du tout soumis à la même quantité d'énergie, bien moindre dans le cas de la méthode optique.

La différence entre fluorescence et phosphorescence est le nombre de spin de départ, d'où une vitesse de désexcitation différente. Pour la fluorescence, on part d'un niveau singulet (nombre de spin nul) pour aller à un niveau singulet, le phénomène est donc rapide et spontané. Pour la phosphorescence, on part d'un niveau triplet (nombre de spin égal à 1) pour aller à un niveau singulet. C'est un phénomène plus lent.
Pour l'imagerie, je pencherais pour un phénomène plutôt lent, pour qu'on ait le temps d'observer quelque chose. Mais bon, ce n'est que mon avis ^^"

Je pense qu'il doit exister de quoi prendre des images en 3D. Si ça marche sur le même principe que l'imagerie nucléaire, tu as une caméra qui tourne autour d'un axe circulaire, autour du patient, et également sur un axe longitudinal, pour aller de la tête aux pieds.

Ronoa 

J'ai eu un cours sur la fluorescence X vendredi dernier, bon je me suis barré à la première pause parce que ça me saoulait. Mais il me semble qu'il y a pas mal de molécules qui fluorescent narurellement alors que ce n'est pas le cas pour la phosphorescence. En gros si l'idée c'est de suivre une partie ou une molécule en y fixant un marqueur, vaut mieux faire de la phosphorescence. Après je dis ça mais j'ai à peine écouté je peux totalement me planter^^.

Angefeu 

Merci Sheeana, pour cette précision sur fluorescence et phosphorescence.
Un autre avantage des méthodes optiques (mais pas que celles-là) c'est que ce sont des méthodes non invasives. Par contre, après, je ne sais pas si les fluorophores sont dégradés et/ou évacués par l'organisme (sûrement, je suppose).

Citation Posté par Ronoa J'ai eu un cours sur la fluorescence X vendredi dernier, bon je me suis barré à la première pause parce que ça me saoulait. Mais il me semble qu'il y a pas mal de molécules qui fluorescent narurellement alors que ce n'est pas le cas pour la phosphorescence. En gros si l'idée c'est de suivre une partie ou une molécule en y fixant un marqueur, vaut mieux faire de la phosphorescence. Après je dis ça mais j'ai à peine écouté je peux totalement me planter^^.

Tu voulais pas dire "fluorescence" du coup, non ?

demon king 

Citation Posté par Angefeu Un autre avantage des méthodes optiques (mais pas que celles-là) c'est que ce sont des méthodes non invasives. Par contre, après, je ne sais pas si les fluorophores sont dégradés et/ou évacués par l'organisme (sûrement, je suppose).

En fait, si j'ai bien saisi (mais je me renseignerai quand même),nous avons deux possibilités:
- Si celà concerne certains organes, tel que l'estomac ou le foie, il est prévu que la molécule soit évacuée "naturellement".
- Sinon, il est prévu que la molécule se désagrège et disparaisse avec le temps (au plus tôt quelques heures).

N'en sachant pas plus, j'irai aux renseignements le plus tôt possible.

Ronoa 

Beh on car si la fluorescence est plus répandue naturellement que la phosphorescence (la seule chose que j'ai retenue c'est qu'on excite dans une certaine gamme de fréquence et il faut que la molécule soit capable d'absorber dans cette gamme pour avoir fluorescence ou phosporescence), ça veut dire qu'en plus de ton marqueur, les molécules environnantes porraient réagir ce qui ne serait pas l'idéal.

Maintenant j'ai dit ça, mais j'ai à peine écouté donc ça demande l'avis d'une personne plus compétente.

demon king 

Citation Posté par Ronoa Beh non car si la fluorescence est plus répandue naturellement que la phosphorescence (la seule chose que j'ai retenue c'est qu'on excite dans une certaine gamme de fréquence et il faut que la molécule soit capable d'absorber dans cette gamme pour avoir fluorescence ou phosporescence), ça veut dire qu'en plus de ton marqueur, les molécules environnantes pourraient réagir ce qui ne serait pas l'idéal.

Beaucoup de molécule réagisse c'est vrai, mais seulement à un type de rayonnement. Ici, on utilise des molècules synthétiques avec un marqueur qui est sensé (je précise...) être le seul à réagir à rayonnement donné et à une fréquence donné.

On ne va pas faire ça n'importe comment, non plus.

PS: après renseignements, on utilise la fluorescence surtout pour des soucis de rapidité, et étant donné que les résultats sont enregistrés et pris en screens en général (enfin, ça c'est du point de vue pratique, àprès c'est à voir).

Thino 

Assez drôle de trouver un post sur ça... J'ai parlé avec un chercheur il y a peu de temps, le sujet est un parallèle de ces travaux et qui, je trouve, a une touche très artistique. D'un certain Jean Livet (Scientifique français issu d'Harvard et MIT), il a nommé ces rendus : Brainbow.
C'est le même procédé utilisé, injecter des protéines fluorescentes de couleurs bien spécifiques pour ainsi pouvoir détecter les différentes cellules...

Et... admirez le résultat :