La quantification relative par la méthode des ratios

Classiquement en RMN et plus particulièrement en métabolomique, la quantification absolue (en mM) des métabolites est réalisée dans le domaine fréquentiel. Une référence externe est utilisée à une concentration connue et dont la fréquence de résonance est éloignée de celles des métabolites d’intérêts (e.g. éthylène glycol pour le tissu cérébral et fumarate pour le tissu hépatique) (Eq. 2.4) (de Graaf 2007).

[ ] = [ ] �

� × ��� [ . ]

Avec [M], la concentration du métabolite ; [R], la concentration du composé de référence ; SM, l’amplitude du signal du métabolite d’intérêt ; SR, l’amplitude du signal du composé de

référence ; CMR, un coefficient de correction entre le composé de référence et les métabolites

46 Dans le cas de la SRM in vivo en clinique ou en préclinique, une référence externe est difficile à mettre en place d’où le choix de l’utilisation d’une référence interne. Cette méthode consiste à quantifier les spectres dans le domaine fréquentiel en fixant un pic comme référence. L’utilisation d’une référence interne permet de s’affranchir du facteur de correction étant donné que le métabolite d’intérêt et le composé de référence sont obtenus dans les mêmes conditions.

Cette approche a pour contrainte de ne pas pouvoir identifier l’origine des variations conduisant à une ambiguïté dans les tendances des variations. Par exemple, si le ratio métabolite/référence augmente, cela peut être dû à une augmentation du métabolite ou à une diminution de la référence ou à une variation simultanée des concentrations des deux composés. Cette méthode nécessite que la référence interne ne varie pas dans les conditions expérimentales de l’étude. De plus, selon l’organe, la référence interne utilisée ne sera pas identique. Dans le cadre de ces travaux de thèse, l’utilisation des ratios au niveau cérébral et hépatique est présentée.

2.3.1.1. Ratios par la créatine, la choline ou le NAA dans le cerveau

Les métabolites utilisés comme référence interne pour la quantification relative sont la créatine, la choline ou le NAA. Pour s’affranchir de la limitation de la quantification relative et mettre en évidence précisément la tendance des variations observées, différents types de ratio sont utilisés tels que Cho/Cr, NAA/Cr et Cho/NAA. En clinique, ces ratios ont été utilisés comme biomarqueurs pour le diagnostic de troubles moteurs des enfants prématurés, les lésions non néoplasiques de la substance blanche, la classification des tumeurs primaires cérébrales et des gliomes (Kendall et al. 2014; Kaddah and Khalil 2016; Wang et al. 2016; Naser et al. 2016). Dans le cas des gliomes cérébraux, la créatine mesurée de l’hémisphère cérébral sain peut servir de référence interne (Yerli et al. 2007).

Néanmoins, la stabilité de la créatine comme référence interne a été remise en question car sa concentration n’est pas uniforme dans l’ensemble du cerveau. La concentration de créatine totale (Cr+PCr) est plus élevée dans la substance grise (6,4-9,7 mM) que la substance blanche (5,2-5,7 mM) (Pouwels and Frahm 1998). Dans une étude clinique chez des sujets sains, l’utilisation de la créatine dans les ratios montre une plus grande variabilité dans les résultats que la mesure individuelle des composés (Li, Wang, and Gonen 2003). De plus, la créatine augmente dans de nombreuses conditions physiopathologiques telles que : les gliomes de bas grade, les désordres psychiatriques (dépression, schizophrénie), un marqueur de la gliose dans

47 le syndrome d’immunodéficience acquise, dans les micro-dépôts de créatine dans la maladie d’Alzheimer (Allen 2012; Ratai et al. 2011; Huang et al. 2004; Bulik et al. 2013).

De la même manière, la concentration du NAA dans la substance grise (8-11 mM) est supérieure au sein de la substance blanche (6-9 mM) (Pouwels and Frahm 1997). Le NAA est altéré dans le cas de perte neuronale induite par des maladies neurodégénératives et les accidents vasculaires cérébraux ischémiques (Schuff et al. 2006; Rigotti, Inglese, and Gonen 2007; Munoz Maniega et al. 2008). La choline est aussi modifiée dans le cas de l’accident vasculaire cérébral ischémique ainsi que dans la prolifération tumorale (Munoz Maniega et al. 2008; Glunde, Bhujwalla, and Ronen 2011).

Il est également possible de réaliser une quantification en utilisant le pic de l’eau comme référence interne (Barker et al. 1993). Bien que cela prenne en compte les inhomogénéités du champ magnétique, la fiabilité est remise en question lorsque la concentration varie dans le cas de certaines situations physiopathologiques (e.g. œdème cérébral, sclérose en plaque) (Helms 2001; Laule et al. 2004)

2.3.1.2. Ratios des lipides dans le foie

La quantification relative par les ratios au niveau hépatique concerne essentiellement les acides gras (AG). Les ratios vont permettre une meilleure compréhension de la composition lipidique. Les ratios seront effectués afin de caractériser les différentes catégories des AG : saturés, monoinsaturés et polyinsaturés. Les AG saturés ne possèdent pas de double liaison dans leurs chaines carbonées. Les acides gras insaturés présentent soit une double liaison (AG monoinsaturés), soit plusieurs doubles liaisons (AG polyinsaturés).

Dans la littérature, de nombreux ratios sont répertoriés pour évaluer la composition lipidique hépatique. Dans le cadre de la thèse de Coum (2015), une comparaison de ces ratios a été réalisée chez des souris obèses ob/ob et chez des patients présentant une stéatose hépatique (accumulation d’AG dans les hépatocytes). Les ratios de Corbin et al. (2009) apparaissent les plus robustes et ils sont présentés dans le tableau 2.4.

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Tableau 2.4 : Ratios de la composition lipidique au niveau du foie

(d'après Corbin et al. 2009)

Les ratios utilisés par Corbin et al. (2009) permettent de mesurer : (i) la fraction saturée des AG (Saturated component of Fatty Acids ; SC), (ii) l’index des AG insaturés (Total Unsaturated FA index ; TUFI), (iii) l’index des liaisons des AG insaturés représentant la moyenne des doubles liaisons de l’ensemble des AG insaturés présents dans le voxel (Total Unsaturated bond index ; TUBI), (iv) l’index des liaisons des AG polyinsaturés correspondant à la moyenne des doubles liaisons des AG polyinsaturés présents dans le voxel (Polyunsaturated bond index ; PUBI).