Estimation de la température corporelle par IRM

Il s’agit de mesurer la variation de phase du signal entre deux temps de l’expérimentation qui après application la formule exposée en partie III § 4.2 permet d’estimer une variation de température corporelle. Cette approche présente toutefois certaines contraintes, en particulier :

- le corps ne doit pas être déplacé entre deux mesures de la phase,

- la composition des tissus a un impact sur la fréquence du signal et donc sur la variation de phase.

Cet enjeu a été abordé avec de petits effectifs en première instance, mais pourra profiter à termes des avancées de l’enjeu « haut débit » du projet IMAGIGAS.

114 3.2.1. Développements méthodologiques

D’avril 2016 à février 2017 huit expériences pour l’adaptation de protocoles existants de la mesure de la variation de phase par IRM ont été réalisées. Ces tests réalisés sur un yaourt et sur une huître et comparaison des résultats obtenus par IRM avec ceux obtenus avec un capteur de type fibre optique. Les résultats de ces expériences ont fait l’objet d’un compte-rendu d’analyses (IRSTEA 2017b) et sont synthétisés ci-dessous.

Correction des variations du champs B0

La phase du signal dépend du champ magnétique B0 qui varie au cours du temps. Les variations de B0 sont minimes, mais suffisamment élevées pour provoquer des erreurs de plusieurs degrés Celsius dans l’estimation des températures. Pour corriger cette variation, une zone « référence » (R) dans l’image est utilisée, qui correspond à un produit dont la fréquence de résonance ne varie pas avec la température (soit des lipides dont la fréquence ne varie pas avec la température, soit un autre produit placé à température constante). Ainsi les variations de phase sur cette zone seront uniquement liées aux variations du champ B0 ce qui permet de corriger la mesure de température sur le produit ou l’organisme étudié. Expérimentations sur un yaourt (produit modèle)

Les acquisitions ont été opérées sur un yaourt à 0% de matière grasse sorti d’une chambre froide à 4°C et son augmentation de sa température a été suivie au cours du temps en le positionnant dans la cage de Faraday à température ambiante. La zone R de référence était constituée d’un bécher rempli d’huile minérale stockée dans la cage de Faraday depuis plusieurs jours et dont la température ne variait pas pendant la mesure. Ce yaourt était équipé d’une fibre optique ce qui permettait de comparer les mesures IRM avec les mesures par fibre optique. Les images ont été acquises avec différents temps d’écho (TE) 10 ; 15,5 ; 22 et 30 ms à des fins de comparaison (figure 30). La température initiale à t0 est celle mesurée par la fibre optique. Les quatre échos donnent des valeurs similaires, un écart entre la mesure par fibre et la mesure par IRM de l’ordre de 0,5°C à 1°C en fonction du TE utilisé est observé.

Figure 30. Variations de température mesurées sur un yaourt par fibre optique et par IRM à différents TE en fonction du temps, après correction des variations de phase non liées à la température (IRSTEA 2017b)

Tem p é ratu re ( °C) Temps (hh/mm/ss)

115 Expérimentations sur C. gigas

Les premiers essais ont été réalisés sur une huître creuse isolée, maintenue à température ambiante pendant toute la mesure, afin de vérifier qu’en l’absence de variation de température, l’IRM mesure bien une température constante. Il était important de faire cette vérification car des variations de phase dues éventuellement à des mouvements de l’huître auraient pu perturber la mesure de température.

La figure 31 montre l’évolution de la température pendant plus de deux heures sans et avec correction de la phase à TE = 15,5 ms. Ces mesures correspondent à une moyenne sur une zone carrée de six pixels de côté au niveau du muscle adducteur. Une légère dérive au cours du temps de l’ordre de -0,5°C est observée.

Figure 31. Variations de température mesurées par fibre optique et par IRM à TE 15,5 ms sans et avec correction en fonction du temps sur une huître creuse placée dans l’IRM à température ambiante

(IRSTEA 2017b)

La figure 32 montre un exemple de cartographies de la différence de température sur la première image acquise sur l’ensemble de la chair de l’huitre, sans et avec correction de la phase à TE = 15,5 ms. Les cartes de températures sont relativement bruitées, cependant il est possible sur l’image avec correction de la phase, d’observer des variations de température autour de zéro. Quelques points aberrants notamment en périphérie sur les bords de la chair peuvent s’expliquer par de fortes hétérogénéités du champ magnétique au niveau des interfaces chair / air.

Figure 32. Exemple de cartographie d’écart de température sur la première image acquise sans (à gauche) et avec (à droite) correction de la phase (TE 15,5 ms) sur l’ensemble de la chair d’une huître creuse

(IRSTEA 2017b) Tem p é ratu re ( °C) Temps (hh/mm/ss) Tem p é ratu re ( °C)

116 Les principaux résultats de ces développements méthodologiques peuvent être résumés : L’IRM permet une mesure non invasive de l’évolution de la température avec une précision de l’ordre du degré Celsius et ce sur un temps de l’ordre de plusieurs heures. Il est nécessaire d’utiliser une référence pour corriger les variations de phase liées aux variations du champ magnétique. Cette correction consiste en la soustraction de la variation de phase observée sur la référence, à la variation de phase observée sur l’objet ou l’animal étudié. La méthode a été validée sur un yaourt en court de réchauffement de 4 à 18 °C et sur une huitre creuse à température constante.

3.2.2. Suivi de la température corporelle d’huîtres creuses par IRM lors d’infection expérimentale par OsHV-1

En avril 2017, un essai d’application des développements méthodologiques a été entrepris. L’hypothèse testée dans cette expérimentation est que la température corporelle de l’huître creuse varie au cours d’une infection par l’herpèsvirus OsHV-1.

Durant quatre heures, neuf huîtres creuses de la population U1 disposées dans l’IRM à température ambiante ont fait l’objet de mesure de variations de phase. La zone R de référence était constituée d’un bécher rempli d’huile minérale stockée dans la cage de Faraday. Une fibre optique permettait de comparer ses mesures avec celles de l’IRM.

Les huîtres creuses ont été ensuite myorelaxées à l’aide d’une solution de MgCl2, puis infectées par injection intramusculaire de suspension d’OsHV-1.

Afin de vérifier l’hypothèse qu’une modification de la température au point d’injection existe chez l’huître creuse, des acquisitions IRM ont été réalisées pendant treize heures à température ambiante sur les neuf huîtres infectées expérimentalement

Lors du traitement des données expérimentales de cet essai, les variations de température observées sur les neuf huîtres creuses avant infection étaient relativement bruitées et les résultats encourageants lors de la phase de développement méthodologique sur une huitre isolée n’ont pas été reproduits dans l’essai d’application avec neuf huîtres creuses. Des compléments de développement méthodologiques seront envisagés dans un prochain projet.

Dans l’ensemble, le travail réalisé constitue un pas supplémentaire dans l’objectif d’utiliser la technique IRM au maximum de ses capacités et ouvre des perspectives en termes de phénotypage à haut débit chez l’huître creuse.

Ce projet a fait l’objet d’un article de présentation dans la revue Produits de la mer (Guillot 2016).

Les premiers résultats ont également été présentés sous la forme d’un poster (figure 33) au congrès Physiomar les 18-21 septembre 2017 à Cambridge (François et al. 2017).

117 Figure 33. Poster exposant le projet IMAGIGAS au colloque Physiomar les 18-21 septembre 2017 à Cambridge

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