Tc-Mibi

a. Mécanismes de captation cellulaire du Tc-Mibi

Le Tc-Mibi (hexakis (2-methoxy isobutylisonitrile) technétium-99m) est un complexe cationique lipophile appartenant à la famille des isonitriles (Jones 1984). La cinétique de captation cellulaire sur cardiomyocytes d’embryons de poulets indique un T1/2 de captation de 9,3 ± 1,5 minutes (Piwnica-Worms 1990). L’équilibre entre les concentrations en traceur intra- et extracellulaire est atteint à la 40^ème minute d’incubation avec les cellules. Le T1/2 de lavage sur ce type cellulaire est de 8 ± 2 minutes.

L’annulation de la différence de potentiel (ddp) membranaire par une concentration extracellulaire en potassium identique à la concentration intracellulaire (130 mM) entraîne une diminution de 85% environ de la captation du Tc-Mibi (Figure 7) (Piwnica-Worms 1990⁽²⁾). Ceci indique que la captation cellulaire du traceur dépend du potentiel membranaire. Le mécanisme admis de captation cellulaire du Tc-Mibi est une diffusion à travers la membrane cellulaire grâce à sa lipophilie et une accumulation intracellulaire grâce à sa charge positive et à la ddp membranaire négative. Ces caractéristiques de captation cellulaire font du Tc-Mibi un outil potentiel pour la mesure d’une ddp transmembranaire, en utilisant le rapport des concentrations intra- et extracellulaires du traceur et l’équation de Nernst (Chernoff 1993).

Figure 7. Cinétique de captation cellulaire du Tc-Mibi en conditions normales (carrés noirs)

et en présence d’une solution contenant 130 mM de potassium (carrés blancs) (Piwnica-Worms 1990).

(a) Localisation intracellulaire

Lorsqu’un découplant mitochondrial, le CCCP, est utilisé, la captation du Tc-Mibi est inhibée de 90 ± 3%. Le CCCP est un protonophore qui annule la ddp transmembranaire mitochondriale. Inversement, l’inhibition de la F0/F1 ATP synthase mitochondriale, qui conduit à une hyperpolarisation du potentiel membranaire mitochondrial, augmente la captation du traceur (Piwnica-Worms 1990). De même, le tétraphénylborate (TPB) augmente la vitesse de captation et la captation nette du Tc-Mibi d’un facteur 3 et 4 respectivement ; cet effet est totalement inhibé par le CCCP (Piwnica-Worms 1991). Le TPB est un anion hydrophobe qui s’adsorbe dans les membranes cellulaires et augmente la conductance membranaire des molécules cationiques lipophiles. L’ensemble de ces résultats indique qu’après pénétration intracellulaire, le Tc-Mibi s’accumule dans les mitochondries grâce à la ddp mitochondriale fortement négative. Une étude de distribution subcellulaire réalisée à partir d’homogénats de cœurs de rats précédemment isolés et perfusés avant injection de Tc-Mibi indique que 90% du traceur capté se trouve dans la mitochondrie, sous forme libre (Carvalho 1992). Ce dernier point est confirmé par une étude en résonance magnétique nucléaire du ⁹⁹Tc (Piwnica-Worms 1994).

Sur plusieurs types cellulaires, la captation à l’équilibre du Tc-Mibi est plus importante que celle du thallium 201. Ainsi, le rapport de captation des deux traceurs est de 5

(Piwnica-Worms 1992) à 20 (Caldwell 1992) sur cardiomyocytes d’embryons de poulets, de 3,4 sur cellules musculaires lisses (Nakamura 1996) et de 2 sur cellules endothéliales (Caldwell 1992). A l’inverse, les captations du Tc-Mibi et du thallium 201 ne sont pas significativement différentes sur fibroblastes.

D’autre part, la captation du Tc-Mibi sur cardiomyocytes est 10 (Chiu 1990) à 40 (Caldwell 1992) fois supérieure à la captation observée sur fibroblastes, et 10 fois supérieure à celle observée sur cellules endothéliales (Caldwell 1992). Ces différences sont attribuées à des ddp transmembranaires sarcolemmale et mitochondriale et à des volumes mitochondriaux supérieurs pour les cardiomyocytes par rapport aux autres types cellulaires.

(b) Inhibitions métaboliques - hypoxie

La captation nette de Tc-Mibi est inhibée par une incubation avec l’acide iodoacétique associé à la roténone qui déplète totalement l’ATP intracellulaire. Cette inhibition est supérieure à celle observée pour le thallium 201 dans les mêmes conditions (Piwnica-Worms 1992).

Cependant, contrairement au thallium 201 dont la vitesse initiale de captation décroît régulièrement au cours d’une inhibition métabolique, la vitesse initiale de captation du Tc-Mibi est de 144,1 ± 8,0% du contrôle 10 à 20 minutes après le début de l’inhibition métabolique. L’ATP intracellulaire est alors complètement déplété. Cette augmentation de la vitesse de captation est due à une hyperpolarisation de la ddp sarcolemmale, puisque le potassium 130 mM inhibe l’augmentation tandis que le CCCP est sans effet. Cette hyperpolarisation est due notamment à :

- l’activation des canaux potassiques (Ik),

- l’activation des canaux potassiques ATP-dépendants (Ik, ATP),

- l’activation des canaux potassiques sensibles à l’acide arachidonique (Ik, AA). En effet, le baryum, la glybenclamide et la quinacrine, respectivement inhibiteurs du courant Ik, du courant Ik, ATP et de la phospholipase A2, inhibent en partie l’augmentation de la vitesse de captation du Tc-Mibi.

Lorsque l’intégrité cellulaire n’est plus maintenue, la captation cellulaire du Tc-Mibi est quasi-nulle (Piwnica-Worms 1992).

b. Captation myocardique du Tc-Mibi

(a) Cinétique de captation et fraction d’extraction

Après injection intraveineuse, le pic de fixation myocardique du Tc-Mibi est atteint en 1 minute chez le chien dans les zones normo- ou hypoperfusées (Okada 1988, Glover 1990). Sur cœur isolé de lapin, la fraction d’extraction maximale (Emax) du Tc-Mibi pour des débits coronaires compris entre 0,52 et 3,19 ml/min/g est de 0,38 ± 0,09 en moyenne. Cette valeur est nettement inférieure à celle du thallium 201 (0,73 ± 0,10). La valeur de Emax est inversement proportionnelle au débit coronaire (Leppo 1989) ; elle est moins sensible aux variations du débit coronaire que celle du thallium 201 (Marshall 1990). L’hypoxie et la ouabaïne sont sans effet sur l’extraction maximale du Tc-Mibi.

In vivo chez le porc, la fraction d’extraction du Tc-Mibi (65,5 ± 2,5%) est également inférieure à celle du thallium 201 (82 ± 3%). Une valeur similaire (68,3 ± 4,7%) a été retrouvée chez le chien (Glover 1997). Cette valeur diminue lorsque le débit de perfusion augmente (Mousa 1990).

(b) Débit de perfusion myocardique régional et captation de Tc-Mibi

Il existe une relation linéaire (r = 0,87 à 0,99) entre la captation myocardique du Tc-Mibi et le débit de perfusion régional chez le chien subissant une occlusion complète ou partielle de l’artère coronaire IVA ou Cx accompagnée ou non d’un stress pharmacologique (Figure 8 pour exemple) (Okada 1988, Li 1988, Sinusas 1989, Mousa 1990, Glover 1990).

Figure 8. Corrélation entre le débit de perfusion myocardique et la captation régionale du

Cependant, la captation du Tc-Mibi surestime les bas débits de perfusion (Sinusas 1989, Glover 1990). Cette surestimation est supérieure à celle observée pour le thallium 201 (Glover 1995⁽²⁾). D’autre part, lorsque le débit coronaire basal est augmenté d’un facteur 5 à 6 par perfusion intracoronaire d’adénosine, la captation du Tc-Mibi n’est augmentée que d’un facteur 2,4 environ (Glover 1995⁽²⁾). Cette sous-estimation des hauts débits est plus marquée que celle du thallium 201 observée dans les mêmes conditions (Figure 9) (Melon 1992, Glover 1995).

La relation entre débit de perfusion et captation de Tc-Mibi est altérée lors d’un stress induit par la dobutamine. La dobutamine a pour effet d’activer la captation de calcium par la mitochondrie. La diminution de la ddp mitochondriale qui en résulte est probablement la cause de cette altération (Calnon 1997). En effet, le rouge de ruthénium, un inhibiteur de l’entrée du calcium dans la mitochondrie, améliore la fraction d’extraction du Tc-Mibi et la corrélation entre la captation du traceur et le débit de perfusion sous dobutamine chez le chien (Calnon 1997(2)).

Figure 9. Corrélation entre l’activité en thallium 201 ou en Tc-Mibi et le débit de perfusion

régional lors d’un stress pharmacologique induit par l’adénosine en présence d’une sténose sévère de l’artère IVA (Glover 1995(2)).

Lorsque le Tc-Mibi est injecté lors d’une reperfusion suivant 15 ou 120 minutes d’occlusion de l’artère IVA, sa captation après 15 minutes dans le territoire précédemment ischémique est toujours corrélée au débit régional (Sinusas 1989, Canby 1990). Lorsque l’occlusion est suffisamment longue pour entraîner une nécrose cellulaire, la captation du Tc-Mibi dans la zone nécrotique est faible malgré la restauration du débit (Freeman 1991).

c. Elimination myocardique du Tc-Mibi

Sur cœur isolé de lapin, la rétention myocardique du Tc-Mibi est plus importante que celle du thallium 201 et sa cinétique de lavage est moins sensible aux variations du débit coronaire (Marshall 1990).

Chez le chien, l’élimination myocardique du Tc-Mibi en conditions normales est faible, de l’ordre de 11 à 15 % en 4 heures (Okada 1988, Glover 1990). Cette cinétique d’élimination myocardique n’est pas modifiée dans le myocarde ischémique non-infarci, reperfusé ou non (Okada 1988, Glover 1990, Okada 1995). En revanche, lorsque l’occlusion de l’artère coronaire entraîne l’apparition d’une zone infarcie, la reperfusion induit une diminution de la rétention endocardique et transmurale du Tc-Mibi de 60 et 50% respectivement par rapport à la zone non-ischémique (Beller 1993). Ceci traduit un lavage accéléré du traceur des zones nécrosées au cours de la reperfusion. Cette cinétique de lavage accélérée est également retrouvée dans le myocarde infarci non reperfusé (Okada 1995(2)). Le Tc-Mibi n’est donc pas retenu dans les zones nécrotiques.

d. Redistribution du Tc-Mibi

Les premières études réalisées ne mettaient pas en évidence de phénomène de redistribution du Tc-Mibi. En effet :

- Sur un modèle d’ischémie-reperfusion chez le chien, le rapport des concentrations en Tc-Mibi dans la zone ischémique par rapport à la zone saine durant l’occlusion (= 0,20) n’est pas différent de celui mesuré après 3 heures de reperfusion (= 0,24) (DeCoster 1990).

- Sur un modèle d’ischémie permanente, le rapport de l’activité associée au Tc-Mibi dans la zone ischémique par rapport à la zone saine mesuré après 4 heures d’occlusion (= 0,53 ± 0,19) n’est pas différent du rapport des débits de perfusion dans ces deux zones évalué au début de l’occlusion (= 0,47 ± 0,20) (Okada 1988).

Ces résultats ont été infirmés par la suite :

- Sur un modèle d’ischémie-reperfusion, Canby et al. (1990) ont observé une augmentation identique de l’activité du thallium 201 et du Tc-Mibi par rapport au débit de perfusion dans les territioires modérément ischémiques après 35 minutes de reperfusion. Sur un modèle de chien subissant 6 minutes d’occlusion de l’artère IVA suivies de 3 heures de reperfusion, Li et

al. (1990) ont mis en évidence une augmentation de 57% de l’activité du Tc-Mibi dans les zones précédemment ischémiques et une diminution de 19% de l’activité dans les zones normales au terme de la reperfusion. Cette redistribution est cependant nettement inférieure à celle du thallium 201 (Figure 10). La redistribution du Tc-Mibi lors d’une ischémie-reperfusion a également été mise en évidence par Mehri et al. (1994).

- Sur un modèle d’ischémie permanente, Sinusas et al. (1994) ont également mis en évidence une redistribution du Tc-Mibi après 3 heures d’ischémie. Cette redistribution est également inférieure à celle du thallium 201. Ces résultats sont confirmés par Sansoy et al. (1995).

Le Tc-Mibi redistribue en situation d’ischémie-reperfusion et d’ischémie permanente. Cependant, ce phénomène est beaucoup moins marqué que pour le thallium 201. Les mécanismes permettant cette redistribution ne sont pas clairs, car l’activité sanguine du traceur décroît très rapidement selon un mode biexponentiel après l’injection. Ce phénomène de redistribution n’est pas exploitable en pratique clinique.

Figure 10. Évolution de l’activité du Tc-Mibi et du thallium 201 au cours du temps dans les

zones normales (cercles noirs) et ischémiques (cercles blancs). Les traceurs sont injectés par voie intraveineuse lors d’une occlusion coronaire. Cette occlusion est levée 5 minutes plus tard (Li 1990).

e. Conclusion

Le Tc-Mibi est un complexe cationique diffusant à travers les membranes cellulaires et s’accumulant dans les mitochondries grâce à sa charge positive et à la forte ddp

mitochondriale. Cette captation est donc réalisée tant que le gradient électrique est maintenu de part et d’autre du sarcolemme et de la membrane mitochondriale interne.

La fraction d’extraction myocardique du Tc-Mibi est inférieure à celle du thallium 201. Elle est moins sensible aux variations du débit sanguin coronaire. La captation régionale du Tc-Mibi est corrélée au débit de perfusion. La disparité des débits est cependant moins bien appréciée qu’avec le thallium 201. La redistribution du Tc-Mibi est trop faible pour être exploitable cliniquement.