Application dans un modèle d’ischémie cérébrale

Figure 55 : A : Absence de fixation du pimonidazole dans notre modèle de TC par impact-accélération. B : Fixation du pimonidazole dans un modèle d’AVC dans les zones de PO2 <10 mmHg

3.3 Application dans un modèle d’ischémie cérébrale

La comparaison des cartes de lSO2 et des coupes histologiques marquées au pimonidazole montre une bonne colocalisation entre les régions d'hypoxie en IRM (lSO2<40%) et les régions marquées au pimonidazole (Figure 56). Le seuil de lSO2 a été fixé d’après des études montrant qu'en dessous d’une saturation sanguine en oxygène d’environ 40%, l’apport en oxygène n’était plus suffisant pour les cellules et pouvait induire une nécrose tissulaire (Kurth, Levy et al. 2002; Merritt, Bevilacqua et al. 2003). L'analyse des neuf rats a montré une corrélation significative entre les surfaces d'hypoxie analysées par IRM (lSO2<40%) et celles marquées par la pimonidazole (coefficient de corrélation de Pearson r = 0,911, p = 0,001).

Figure 56 : A : Corrélation entre la surface fixant le pimonidazole et la surface avec une lSO2<40% en IRM. B : Cartographies obtenues en IRM et coupe histologique correspondante.

5. Discussion

Dans notre étude, la mesure de la lSO₂ par IRM a été corrélée à la mesure de la saturation en oxygène du sinus longitudinal supérieur pour différentes conditions de FiO2 chez des rats sains intubés et ventilés sous anesthésie générale. Cette méthodologie s’est avérée également capable de mesurer l’hypoxie cérébrale dans un contexte post-traumatique comme dans l’ischémie cérébrale. Ces résultats confortent l’utilisation de cette technique IRM pour explorer le fonctionnement cérébral normal et pathologique.

Comme toutes les autres techniques IRM de mesure de la lSO2, cette méthode possède des approximations potentielles. La première d’entre elles est constituée par l’hématocrite capillaire. Dans le calcul présenté ici de la lSO2, l’hématocrite fixé a été l’hémotocrite capillaire, plus faible que l’hématocrite veineux (Tropres, Lamalle et al. 2004; Christen, Lemasson et al. 2011). Cependant en pathologie, cet hématocrite capillaire est probablement perturbé

T2w ADC (µm

s

) lSO

(%) Pimonidazole

0 100

0 2500

par des phénomènes microvasculaires comme la compression des capillaires par l’œdème cérébral post-traumatique (Menon, Coles et al. 2004). Ainsi, en pathologie, notre méthode de calcul peut s’avérer prise en défaut pas les troubles microcirculatoires. L’autre approximation pourrait provenir du modèle mathématique utilisé. Lorsque les caractéristiques du tissu diffèrent de l’hypothèse du modèle, cette méthode de calcul peut être mise en défaut. C’est probablement le cas au niveau du corps calleux. La corrélation, en effet, retrouvée au sein du corps calleux a été nettement moins bonne qu’au niveau de la substance grise. Les contraintes géométriques du corps calleux comme la nécessité d’une excellente résolution spatiale peuvent être à l’origine de ces mauvais résultats (Christen, Lemasson et al. 2011). Par ailleurs, une susceptibilité magnétique particulière du corps calleux liée au contenu en myéline (Duyn, van Gelderen et al. 2007) ou en métaux (Haacke, Cheng et al. 2005) pourrait expliquer un comportement différent de la substance blance par rapport à la substance grise.

Les valeurs de lSO₂ retrouvées dans notre étude demeurent plus élevées que d’autres valeurs publiées chez le rat sain en normoxie : 76% ± 6% dans notre étude vs 58% ± 1% (An, Liu et al. 2009). Le maintien de l’anesthésie générale par Isoflurane à 2% est susceptible d’expliquer cette différence (1,5% dans l’autre étude) par une diminution du métabolisme cérébral plus grande par une profondeur d’anesthésie plus importante.

Pour valider notre méthodologie IRM, nous avons utilisé des mesures de saturation veineuse. Une comparaison avec une autre méthode de type NIRS ou TEP aurait été préférable. Cependant, la TEP nécessite la manipulation de traceurs radioactifs à demi-vie très courte non générés localement et nous ne possèdons pas de NIRS animale. Nous avons cependant montré une bonne corrélation entre la saturation veineuse en oxygène du sinus longitudinal supérieur et la lSO₂ mesurée en IRM, suggèrant que la mesure de la lSO₂ est très proche de la saturation veineuse locale, permettant d’établir des cartes d’extraction d’oxygène (OEF= 1-lSO2) et de CMRO2, en multipliant l’OEF par le DSC.

Dans notre modèle de TC expérimental, l’utilisation de la mesure de la lSO₂ a permis de mettre en évidence des zones d’hypoxie cérébrale avec une lSO2 globale comparable à un rat sain en hypoxie modérée. Des zones

hypoxiques profondes (PO2 < 10 mmHg) n’ont par ailleurs pas été retrouvées par l’immunomarquage au pimonidazole. Ces résultats suggèrent donc des conséquences hypoxiques du TC expérimental au niveau du parenchyme cérébral sans réelle nécrose tissulaire (PO2 < 10 mmHg). Des mesures de PtiO2 réalisées dans l’étude 2 confirment ce résultat retrouvant au sein du cortex une diminution de la PtiO2 autour de 15 mmHg pour une valeur normale autour de 30 mmHg (Figure 4, Etude 2). Ce résultat confirme l’intérêt de la mesure IRM de la lSO2 dans notre modèle d’œdème cérébral diffus post-traumatique et permet d’envisager l’utilisation de cette technique pour évaluer l’effet de thérapeutiques sur l’oxygénation cérébrale.

Dans le modèle d’ischémie cérébrale, les zones hypoxiques avec une lSO₂ inférieure à 40% ont bien été corrélées avec les zones fixant le pimonidazole. Ces zones correspondent à des zones cellulaires incompatibles avec la survie (Kurth, Levy et al. 2002; Merritt, Bevilacqua et al. 2003) évoluant vers la nécrose tissulaire. La mesure IRM de la lSO2 pourrait permettre ainsi d’évaluer le potentiel de récupération de la zone atteinte par l’ischémie cérébrale par la soustraction de la surface de cerveau avec une lSO2<40% de la surface de la zone ischémique en ADC par exemple. La caractérisation de la zone de pénombre ischémique ainsi délimitée constitue un enjeu pronostic important de la pathologie ischémique, dont la meilleure estimation actuelle est effectuée par le mismatch ADC-Perfusion (Siemonsen, Fitting et al. 2012).

Enfin, la transposition de cette technique vers l’homme est une préoccupation constante de notre équipe (travail de thèse en cours de Julien

Bouvier) afin de la rendre accessible pour l’étude de l’oxygénation cérébrale

notamment en pathologie.

Etude 3

Etude de l’oxygénation cérébrale après un traitement par