Imagerie Fonctionnelle
En biologie, la visualisation de processus moléculaires et cellulaires au sein de l’organisme entier permet de suivre le développement normal ou pathologique d’un organe, de vérifier son fonctionnement, d’analyser sa réponse à différents facteurs extrinsèques. Plus particulièrement, en oncologie, il s’agit d’analyser, au stade le plus précoce possible, le développement des tumeurs ou de leurs métastases dans leur environnement en identifiant les partenaires cellulaires et moléculaires.
En médecine, ces modèles précliniques permettent d’identifier ou de valider de nouvelles cibles thérapeutiques, d’évaluer de nouvelles stratégies médicales (biothérapies, thérapies ciblées, …) et de réduire la durée du développement de nouveaux médicaments.
Les différentes modalités d’imagerie de la plateforme IPABS (bioluminescence, fluorescence, SPECT, CT) peuvent, selon les projets de recherche, être utilisées séparément ou conjointement.
Bioluminescence et Fluorescence
 Les gènes rapporteurs sont de plus en plus utilisés pour visualiser de manière non invasive l’expression de gènes in vivo. Cette technologie est devenue incontournable, sur des animaux vivants pour évaluer l’efficacité de traitements anticancéreux. De nombreuses applications utilisant les différents gènes de luciférases et de photoprotéines comme marqueurs ont été développées dans notre centre. Ces modèles cellulaires peuvent être implantés à des animaux immunodéficients (souris nude ou Scid). Ils sont utilisés pour étudier les effets de traitements thérapeutiques sur la prise et la croissance des tumeurs. L’imagerie est réalisée de façon non-invasive grâce à des caméras CCD refroidies et après injection du substrat et anesthésie de l’animal (isofluorane). L’expérience peut être renouvelée de façon journalière sur le même animal ce qui permet un suivi précis de la prolifération tumorale ou de la réponse à l’administration d’une drogue.
En collaboration avec les équipes de Vincent Cavaillès, d’André Pélegrin et de Lluis Fajas, la plateforme développe et optimise des lignées cellulaires (lignées de cancer du sein MCF7, MDA-MB-231, de l’utérus, HeLa, de la prostate, PC3, du colon LS174T, etc...) qui expriment de façon constitutive le gène de la luciférase. Le travail réalisé par la plateforme consiste à accroître le nombre de modèles cellulaires, à les améliorer au niveau de la sensibilité de détection et également au niveau de la spécificité. Ces modèles cellulaires sont ensuite implantés à des animaux immunodéficients de façon ectopique ou orthotopique et utilisés pour étudier les effets de traitements sur la prise et la croissance des tumeurs. Actuellement, un projet de développement de nouveaux modèles cellulaires bioluminescents est soutenu par un partenaire industriel (Sanofi-Aventis). Sous la responsabilité de Patrick Balaguer, la plateforme travaille également à l’extension de cette technique d’imagerie optique vers l’imagerie en fluorescence dans laquelle les cellules ou organes sont visualisés par l’expression de protéines fluorescentes (GFP, RFP, etc) sans besoin d’administration de substrat. La bioluminescence et la fluorescence in vivo sont des outils performants pour le suivi de la prolifération tumorale et l’étude de thérapies anticancéreuses. Cette technique non-invasive permet en outre de réduire considérablement le nombre d’animaux utilisés pour chaque étude.
Le SPECT/CT
 Directement issue des modalités d’imagerie médicale, la modalité conjointe SPECT/CT permet l’acquisition et la superposition d’images moléculaires fonctionnelles (SPECT) et d’images morphologiques (CT).
Le SPECT (Single Photon Emission Tomography) est une technique d’imagerie couramment utilisée chez l’homme. Elle est basée sur la détection invivo d’une molécule « vectrice » douée d’un tropisme vers des cellules, un organe ou un système, couplée à un isotope « traceur » radioactif ou radioélément γ permettant de visualiser la fixation du vecteur dans l’organisme. L’ensemble constitue un radiopharmaceutique. Il s’agit donc d’une imagerie dite fonctionnelle et métabolique puisqu’elle permet d’analyser le fonctionnement ou le métabolisme d’un tissu ou d’un organe, et d’une imagerie moléculaire qui permet de visualiser l’interaction d’un ligand (hormone, peptide, anticorps) à son partenaire (récepteur, acide nucléique).
La majorité des radiopharmaceutiques commercialisés pour une utilisation clinique peuvent ainsi être utilisée dans les modèles animaux. L’absence de contraintes administratives, liées à l’utilisation chez l’homme, permet également de disposer d’un grand nombre de vecteurs originaux développés dans les laboratoires de recherche et non encore validés pour la clinique.
La tomodensitométrie X (TDM/CT) fournie des images morphologiques et anatomiques dans les mêmes conditions qu’en pratique humaine, que ce soit du squelette ou des organes. A ce titre, elle peut être utilisée seule pour toute les explorations morphologiques avec une résolution très largement inframillimétrique. La TDM/CT est un outil précieux pour l'investigation des tissus osseux ou sur certains tissus mous (poumons, reins...). Au niveau osseux, cela est particulièrement pertinent pour l’étude de métastases de certains cancers et pour les atteintes liées à l’arthrite. En association avec le SPECT, elle permet le recalage des images et engendre un meilleur positionnement anatomique de la zone de fixation du radiopharmaceutique. L’ensemble constitue un outil particulièrement performant fournissant des images de fusion anatomico-fonctionnelle.
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