Mesure de l’insulino-résistance cardiaque avec le 6DIG

Un protocole de mesure de l’insulino-résistance cardiaque avec le 6DIG par détection

externe de la radioactivité a par la suite été mis en place chez le rat. Brièvement, ce protocole

consistait à suivre les cinétiques sanguines et cardiaques du traceur à l’aide d’une sonde NaI.

Deux acquisitions de la radioactivité de 45 minutes, consécutives à deux injections de 6DIG

étaient réalisées. La première injection de 6DIG était réalisée seule, la seconde injection de

6DIG était précédée de l’injection d’un bolus d’insuline (3UI/kg). Les données biologiques

recueillies étaient ensuite transposées dans un modèle mathématique à trois compartiments.

Ce modèle mathématique permet de prendre en compte plusieurs données biologiques telles

que la cinétique du traceur dans l’organe et la cinétique du traceur dans le sang ; il permet

d’estimer les constantes cinétiques de transfert k(i,j) entre chaque compartiment (Figure 22).

La constante k(2,1) permet d’évaluer l’entrée du traceur dans le muscle cardiaque. Le rapport

k(2,1) mesurée en condition insuline sur k(2,1) mesurée en condition basale permet de

déterminer un index R d’insulino-résistance cardiaque.

Figure 22. Modèle mathématique à trois compartiments pour la mesure de l’insulino-résistance cardiaque

avec le 6DIG.

q1 représente le compartiment plasmatique, q2 le compartiment cardiaque et q3 le compartiment regroupant les tissus périphériques. Les constantes cinétiques k(i,j) sont déterminées entre chaque compartiment. k(0,1) représente la fuite, principalement urinaire, du traceur.

La première étude, effectuée sur des animaux nourris avec un régime riche en fructose

(insulino-résistance modérée), des rats Zucker obèses (insulino-résistance sévère), des rats

ZDF diabétiques ainsi que sur leurs contrôles respectifs, a permis de montrer que les index

d’insulino-résistance calculés pour les animaux du groupe Contrôle sont significativement

plus élevés que ceux calculés pour des rats malades, reflétant également des degrés variables

d’insulino-résistance (Briat, 2007). Cette étude a donc permis de montrer pour la première

fois la faisabilité de la mesure de l’insulino-résistance cardiaque in vivo avec le 6DIG.

5.1.2 Validation de la méthode par imagerie scintigraphique

La généralisation des γ-caméras dédiées au petit animal rendu possible l’adaptation du

protocole à l’imagerie scintigraphique. Le protocole expérimental est proche du

précédent mais le temps d’acquisition a été réduit à 20 minutes pour chaque condition (basale

et insuline). D’autre part, la quantité d’insuline injectée est passée de 3UI/kg à 2,5UI/kg pour

s’approcher de modèles plus physiologiques. La radioactivité cardiaque est acquise au moyen

d’une γ-caméra et des prélèvements sanguins réguliers sont réalisés pour établir la cinétique

sanguine du traceur.

Des études de reproductibilité et de sensibilité de la méthode de mesure de

l’insulino-résistance cardiaque ont été réalisées (Thèse de J.Vollaire, 2010). L’étude de reproductibilité a

pour objectif de vérifier que la méthode permet d’obtenir des index similaires lorsque la

mesure est répétée à quelques jours d’intervalle. Les index d’insulino-résistance obtenus à 7

jours d’intervalle sur des rats sains ont permis de montrer une bonne reproductibilité de la

évidence une amélioration de la sensibilité à l’insuline chez des animaux traités avec un

insulino-sensibilisateur. Le protocole de sensibilité a été effectué sur des rats Zucker obèses et

insulino-résistants, traités avec un insulino-sensibilisateur, la rosiglitazone, ou du sérum

physiologique (animaux « placebo » contrôles) pendant 7 jours. Avant traitement, les index

d’insulino-résistance cardiaques sont proches de 1, ce qui témoigne d’une insulino-résistance.

Après 7 jours de traitement (J7), les index d’insulino-résistance cardiaque sont statistiquement

plus élevés (p < 0,05) chez les animaux traités avec la roziglitazone et restent proches de 1

chez les rats contrôles. Cette augmentation de l’index d’insulino-résistance à J7 permet de

mettre en évidence l’amélioration de la sensibilité à l’insuline liée au traitement avec un

antidiabétique oral. Afin de permettre le transfert de la méthode en routine clinique chez

l’homme et son utilisation de cette méthode pour des études répétées chez l’animal, il était

nécessaire de modifier le protocole de manière à s’affranchir des prélèvements sanguins. Un

descripteur empirique basé sur une analyse graphique des courbes d’activité cardiaque a été

développé. Ce descripteur devait répondre aux deux conditions suivantes : permettre de

discriminer une population saine d’une population malade d’une part et présenter une bonne

corrélation avec l’index obtenu grâce au modèle mathématique. Les valeurs de ce descripteur

empirique sont corrélées significativement (r = 0,57 ; p = 0,01) aux valeurs d’index calculées

chez un même animal. Par ailleurs, l’utilisation du descripteur empirique pour estimer

l’insulino-résistance est une méthode sensible et reproductible sur les animaux étudiés. Le

clamp euglycémique hyperinsulinémique étant la méthode de référence de mesure de

l’insulino-résistance in vivo, les index et les descripteurs empiriques ont été comparés aux

valeurs du GIR obtenues sur les mêmes animaux. L’index d’insulino-résistance cardiaque

obtenu par modélisation mathématique est bien corrélé au GIR (r=0,68 ; p=0,02). Le

descripteur empirique ne l’est pas (r=0,51 ; p=0,10), bien que la corrélation entre l’index

d’insulino-résistance et le descripteur empirique soit bonne (r=0,74 ; p=0,01). Ces résultats

peuvent s’expliquer par la grande hétérogénéité des valeurs du descripteur empirique

(coefficient de variation des données estimé à 66 %). La modélisation mathématique,

permettant de calculer l’index cardiaque prenant en compte les échanges sanguins du traceur,

est quant à elle plus précise.

Dans ce protocole, l’acquisition de la radioactivité dans le cœur se fait grâce à une

γ-caméra. Afin d’obtenir les cinétiques cardiaques utilisées pour calculer l’index ou le

descripteur empirique, un traitement d’images est nécessaire : il consiste à placer une zone

d’intérêt de taille fixe sur l’image, de manière à délimiter le muscle cardiaque. Les données

spécifiques à la zone d’intérêt tracée sont ensuite extraites et la cinétique du traceur est

obtenue. Une fois les cinétiques obtenues, le calcul de l’index est le plus possible normalisé.

L’étape du placement de la région d’intérêt est donc déterminante dans le processus de

traitement des données. Une étude de reproductibilité de la méthode a été effectuée avec deux

observateurs différents, sur une série d’animaux sains et sur une série d’animaux

insulino-résistants, et montre une reproductibilité moyenne (test de Kappa).

5.2. Mesure de l’insulino-résistance dans le muscle squelettique avec le