Theranostic approaches for stroke based on hyperpolarized magnetic resonance imaging

Ce projet s'inscrit dans les 2 axes stratégiques sectorielles du domaine santé : « évolution démographique » et « développement d'outils clinique et technique ».

Ce projet porte sur l'accident vasculaire cérébral (AVC) ischémique. Il représente 80% des AVC qui sont la troisième cause de mortalité dans le monde et la première source de handicap chez l'adulte. Selon l'OMS, sur les 15 millions de victimes d'AVC chaque année, 5 millions de personnes gardent une incapacité permanente qui est un problème non seulement pour la personne elle-même, mais aussi pour la famille et la communauté. Cette problématique pose la question du « bien veillir » dans un monde à la démographie évoluant rapidement, une préoccupation inscrite dans les priorités de la politique sanitaire suisse et européenne et au coeur de l'axe thématique Ra&D santé « évolution démographique ». De nombreux travaux de recherche actuels font évoluer les outils diagnostiques pour une meilleure caractérisation et une meilleure prise en charge précoce (près de 40000 publications recencées par PubMed depuis 2010) des patient-e-s victimes d'accident vasculaire cérébraux. De nouvelles pistes thérapeutiques sont explorées dans de nombreux essais cliniques, jusque là sans succès.

L'importance de la question, en terme de santé publique, reste donc majeure. Une meilleure compréhension des mécanismes en jeu dans l'ischémie cérébrale, pour identifier de nouvelles cibles thérapeutiques et évaluer de nouveaux traitements est la spécialité du laboratoire du professeur Lorenz Hirt dans le service de neurologie du CHUV, comme décrit dans le projet soumis au FNS. Ce projet propose le développement d'un nouvel outil théranostique, combinant capacité diagnostique et thérapeutique, à partir d'agents de contraste hyperpolarisé pour l'IRM. Le lactate et le xénon ont montré des effets neuroprotecteurs dans plusieurs pathologies cérébrales, mais notamment dans l'ischémie et ouvrent de véritables perspectives thérapeutiques. Les méthodes d'hyperpolarisation (en plein essor (Comment et al, Biochemistry 2014) développées par le Dr Mor Mishkovsky à l'EPFL et moi-même à la HEdS permettent de rendre « visible » ces deux éléments en IRM et de les imager. Les imager dynamiquement permet d'obtenir une caractérisation des lésions. Dans le cas du xénon, on obtient une carte de perfusion cérébrale, qui permet de caractériser les territoires ischémiés.

Cette imagerie était le sujet de ma thèse de doctorat au laboratoire « neuroimagerie fonctionnelle et métabolique » de l'INSERM à Grenoble en 2004, et a depuis bénéficié de nombreuses évolutions technologiques. Parmi ces évolutions, une nouvelle séquence IRM que nous avons développé conjointement (présenter au congrès de la société internationale d'IRM (ISMRM) 2014 à Turin notamment) permet d'améliorer l'imagerie du xénon hyperpolarisé, mais aussi d'imager le métabolisme cellulaire après injection de Lactate hyperpolarisé. Cette deuxième technique permettra donc en plus de l'imagerie de perfusion d'évaluer les modifications métaboliques dans les différents territoires qui caractérisent une ischémie et notamment la pénombre. Ces « développements d'outils clinique et technique », autre axe de la stratégie sectorielle du domaine santé, devrait permettre, grâce à la technique d'hyperpolarisation, de combiner effets thérapeutiques du lactate et du xenon et les éléments diagnostiques essentiels à la caractérisation précoce d'un accident vasculaire cérébral ischémique.

Depuis la première soumission au FNS, nous avons pu mené une première étude préliminaire sur un des aspects du projets (Lactate hyperpolarisé dans un modèle d'AVC ischémique) dont les résultats ont été présenté à l'ISMRM en mai 2016 à Singapore et à l'EUropean stroke organisation conference en mai 2016 à Barcelone dans les domaine méthodologie IRM et neurologie, respectivement.