Responsable

Présentation

Laboratoire des biomarqueurs en imagerie de l’inflammation, de la fibrose et du cancer

Le laboratoire des biomarqueurs en imagerie LBI

L’équipe mène une recherche de transfert en imagerie médicale visant à développer et valider de nouveaux biomarqueurs en imagerie dans l’inflammation, la fibrose et le cancer. Cette recherche s’étend du domaine fondamental en imagerie à la recherche préclinique et clinique concernant les pathologies hépatiques et abdominales.

La recherche méthodologique concerne surtout l’imagerie rapide, fonctionnelle et quantitative en imagerie par résonance magnétique (IRM de diffusion, perfusion, élastographie, susceptibilité, relaxométrie), ainsi que l’étude de nouveaux traceurs pour l’imagerie cellulaire. Ces développements sont d’abord validés par une recherche expérimentale sur des tranches de tissus et chez le petit animal, puis sont transférés à l’imagerie clinique pour accroître la compréhension et améliorer la détection, la caractérisation et le suivi sous traitement de l’inflammation, de la fibrose et du cancer.

Le laboratoire fait partie du réseau d’infrastructure de recherche en imagerie « France Life Imaging » dont Bernard Van Beers est le coordonnateur du nœud Paris Centre, ainsi que du programme « Imageries du Vivant » de l’Université de Paris. Le laboratoire LBI est une des deux équipes constituantes de la plateforme d’imagerie préclinique FRIM (fédération de recherche en imagerie multimodale).

 

Principaux projets de recherche

Imagerie de l’inflammation hépatique dans les maladies métaboliques

L’évaluation non-invasive de l’inflammation et de la souffrance hépatocytaire est un objectif important dans le diagnostic de la stéatohépatite non-alcoolique ou NASH. Le projet ANR « QUID-NASH » que nous menons avec d’autres partenaires académiques et industriels vise à évaluer de nouvelles méthodes de diagnostic non invasif de NASH en préclinique et en clinique, dans des modèles murins de stéatohépatite et dans une cohorte de 600 patients diabétiques avec stéatose hépatique prouvée par biopsie. Nous développons une approche de biopsie hépatique virtuelle à partir de l’intégration de données multi-omiques, et notamment de données quantitatives d’échographie ultrarapide et d’IRM multiparamétrique incluant la mesure des propriétés visco-élastiques multi-fréquentielles, des taux de relaxation R1 et R2* et de la composition des lipides en IRM spectroscopique.

E

Cartes paramétriques de stéatose (gauche) et de rigidité hépatique (droite) chez un patient ayant une cirrhose sur NASH (S2, A3, F4 à l’histologie). Le pourcentage de graisse calculé en IRM dans le foie est de 23%, ce qui est compatible avec un grade S2. Le module de cisaillement en élastographie par résonance magnétique est de 10 kPa, correspondant à une cirrhose

Imagerie des forces dans le cancer hépatique 

Pour fournir une caractérisation avancée des propriétés mécaniques des tumeurs, il est possible de mesurer l’élasticité apparente à différents niveaux de pré-compression. Nous mesurons les propriétés biomécaniques des tissus sous compression en élastographie par résonance magnétique dans le but d’évaluer la pression interstitielle et la contrainte solide au sein des tumeurs, deux paramètres influençant l’efficacité de traitements ciblés (projet européen H2020 « FORCE »).

Cartes d’élasticité d’un hépatocarcinome humain xénogreffé chez la souris nue sous différents niveaux de compression, montrant une augmentation de l’élasticité sous compression (Pagé G et al. J Magn Reson Imaging 2019)

IRM fonctionnelle hépatique avec agents de contraste

Agents hépatocytaires

La perfusion hépatique et le transport hépatocytaire sont des aspects importants de la fonction hépatique. A l’aide d’IRM avec des agents de contraste hépatospécifiques et le développement d’un modèle hépatobiliaire à deux entrées et trois compartiments, nous étudions les modifications des paramètres pharmacocinétiques dans les maladies hépatiques chroniques. Le but de cette recherche est d’utiliser les paramètres pharmacocinétiques en IRM comme biomarqueurs de la fonction hépatique.

Cartes paramétriques en IRM rehaussée avec un agent de contraste hépatobiliaire, montrant une diminution de l’efflux biliaire en fonction du stade histologique de fibrose hépatique (Leporq B et al. Clin Sci 2018)

Agents macrophagiques dans la fibrogenèse

La dynamique de la fibrogenèse et de la fibrolyse a été peu étudiée en imagerie biomédicale. En couplant des séquences dédiées d’acquisition en IRM avec l’utilisation de nanoparticules d’oxyde de fer (USPIO), nous observons les différentes populations de macrophages impliquées dans ce processus dynamique en fonction de leur capacité endocytaire.

Les mesures des taux de relaxation R2 (a), R2* (b), R2’ (c) et de susceptibilité magnétique (d) montrent des paramètres IRM plus élevés dans les macrophages pro-inflammatoires de type M1 que dans les macrophages M0 et M2, correspondant à une concentration en USPIO plus importante dans les macrophages pro-inflammatoires, ce qui est confirmé en immunofluorescence (panneaux à droite) (Khaled W et al. J Magn Reson Imaging 2019)

IRM dans la cirrhose hépatique et de l’hypertension portale

L’évaluation de la sévérité de la cirrhose et de l’hypertension portale repose classiquement sur la mesure du gradient de pression veineuse hépatique. Nous avons observé que l’élastographie par résonance magnétique permettait une évaluation non-invasive du degré d’hypertension portale (Ronot M et al. Eur Radiol 2014). Nous visons à améliorer ces résultats en intégrant les données d’élastographie, de radiomique et les données biologiques de microvésicules circulantes (projet IFB : bioinformatique intégrative).

Cartes paramétriques montrant une augmentation progressive du module de cisaillement hépatique et splénique en fonction du degré d’hypertension portale (A et C : gradient de pression veineuse hepatique < 10 mm Hg ; B et E : gradient de pression entre 10 et 11 mm Hg ; C et F : gradient de pression > 11 mm Hg) (Van Beers B et al. Semin Liv Dis 2017) 

 

IRM quantitative du pancréas dans l’obésité

La mesure des propriétés mécaniques, de la quantité de graisse et du taux de relaxation R2* nous ont permis d’évaluer les caractéristiques histopathologiques du tissu pancréatique dans l’obésité et de le suivre après traitement par chirurgie bariatrique. Nous développons une approche similaire dans le projet ANR « PAIR-pancréas » pour dépister les lésions pancréatiques précancéreuses associées au syndrome métabolique.

Elasticité (gauche), quantité de graisse (milieu) et taux de relaxation R2* (droite) dans le pancréas de rats contrôles, de rats obèses et de rats obèses après chirurgie bariatrique. L’obésité induit une augmentation des paramètres IRM. Cette augmentation est atténuée à la suite d’une chirurgie bariatrique. L’analyse histologique du tissu pancréatique confirme ces observations IRM (Rebours V, Garteiser P et al. Sci Rep 2018)

 

IRM quantitative de l’inflammation et de la fibrose intestinales

Dans la colite radique chez le rat, nous observons qu’une combinaison de paramètres IRM comprenant des mesures d’intensité du signal, perfusion, diffusion et transfert d’aimantation permet d’évaluer l’inflammation et la fibrose, ce qui peut avoir des implications thérapeutiques (Zappa M et al. NMR Biomed 2018).

 

You want to join our team as Post-doc, PhD or Master student, please contact us: [mailto:Bernard.van-beers@inserm.fr]