4. Optimisation pour l’exploration animale

4.1.3.4.1 Effets de l’algorithme de reconstruction et du filtre passe-bas

Les sigles EMML et OSEM désignent les modes de reconstruction itératifs utilisés. LP indique l'utilisation d'un filtre passe-bas, les nombres 4, 10, 20, 50 le nombre d'itérations.

Pour une même reconstruction, avec un filtre passe-bas la valeur de S_moyen/bdf_moyen était inférieure à la valeur initiale. Ce qui est normal car un filtre passe-bas atténue les hautes fréquences donc atténue les contours. Il crée donc un effet de flou ce qui a pour conséquence d'étaler la région sélectionnée de la 1^ère image et la surface étudiée étant identique, l'intensité de cette surface diminue après filtrage.

En considérant les reconstructions, sans utilisation de filtre, pour un même mode de reconstruction, la valeur de S_moyen/bdf_moyen diminuait avec le nombre d'itérations. Ce qui est normal, car en diminuant le nombre d'itérations, on diminue le nombre de comparaisons entre projections supposées et projections enregistrées donc l'intensité de la région d'intérêt est plus éloignée de sa valeur réelle (on peut faire la même remarque pour les reconstructions avec utilisation de filtre). De plus, le rapport S_moyen/bdf_moyen mesuré avec OSEM 4 était très légèrement inférieur à la valeur mesurée avec EMML 50 ce qui signifiait que EMML 50 était le meilleur mode de reconstruction et que OSEM 4 en était très proche avec l'avantage d'être beaucoup plus rapide. Ces remarques concernaient les résultats sur coupes frontales et transverses.

Pour étudier l'influence de différents paramètres sur les images obtenues après reconstruction, on a pris les images reconstruites à partir de l'algorithme EMML 20 car il présentait un bon compromis entre rapidité et qualité d'image.

4.1.3.4.2 Effets de la largeur de la fenêtre spectrale et des modes de coïncidence

Pour étudier l'influence du type et de la largeur de la fenêtre spectrale :

• PP signifiait que, seuls les photons proches du pic photoélectrique à 511 keV, étaient pris en compte.
• CC signifiait que seuls les photons ayant subi une diffusion Compton dans le cristal étaient pris en compte.
• PC signifiait que les 2 types de photons précédents étaient pris en compte.
• Le 1^er nombre indique la largeur de la fenêtre spectrale centrée sur le pic.

Figure 4-2 :Variation de la fenêtre spectrométrique de l’acquisition.

• PP30 : la largeur de la fenêtre de 30 % est centrée sur le pic photoélectrique à 511 keV avec acceptation de coïncidences uniquement de type pic photoélectrique/pic photoélectrique.
• PC30 : deux fenêtres spectrométriques sont retenues. Avec une largeur de 30 % centrée sur le pic photoélectrique à 511 keV et sur le front Compton à 360 keV avec acceptation de coïncidences du type « pic photoélectrique / pic photoélectrique » ou du type « pic photoélectrique/ Compton ».

Figure 4-3 : Variation de la fenêtre spectrométrique dans une acquisition en mode liste d’un rat greffé avec un ostéosarcome (J29) et présentant des métastases pulmonaires confirmées.

Le 1^er nombre indique la largeur de la fenêtre spectrale centrée sur le pic photoélectrique à 511 keV pour les PP (par exemple, 30 signifiait 30% de 120 keV soit 36 keV, c'est à dire, pour les PP, une fenêtre spectrale située entre 511-36/2 = 493 keV et 511+36/2 = 529 keV car elle était centrée sur le pic photoélectrique à 511 keV), sur le front Compton (entre 280 et 340 keV) pour les CC. Dans le cas des PC, il y avait 2 fenêtres spectrales centrées sur le pic photoélectrique à 511 keV et sur le front Compton.

Le 2^e nombre indique l'angle d'acceptance axial et le 3^e l'angle d'acceptance transverse.

Dans les tableaux 3 et 4, on fixe ces 2 derniers paramètres.

Globalement, on constatait que la valeur de S_moyen/bdf_moyen était la plus élevée pour le mode PP, ensuite pour le mode PC et enfin pour le mode CC.

En effet, pour le mode PC, il y avait plus de coïncidences vraies prises en compte mais aussi plus de coïncidences aléatoires et diffusées donc plus de bruit de fond ce qui faisait diminuer la valeur de S_moyen/bdf_moyen par rapport à celle mesurée pour le PP.

Pour le CC, il y a très peu de photons détectés avec une part importante de coïncidences aléatoires et diffusées ce qui expliquait la faible valeur de S_moyen/bdf_moyen. Pour la coupe transverse, celle-ci était supérieure à celle du PC mais ce résultat daitev être nuancé par le très faible nombre de photons détectés ce qui pouvait engendrer de grandes variations des différents paramètres.

Dans l'ensemble, pour les 2 types de coupes, le type de fenêtre spectrale le plus intéressant était le mode PP, ensuite le PC et enfin le CC.

La valeur du bruit de fond et celle de l'intensité de la région d'intérêt augmentaient avec la largeur de la fenêtre spectrale car plus elle était large. Plus le nombre de photons détectés était important, plus le nombre de coïncidences vraies (intensité de la région d'intérêt) et de coïncidences aléatoires et diffusées (bruit de fond) était élevé pour la coupe frontale. Mais, l'augmentation du dernier paramètre étant plus rapide que celle du 1^er (il y avait plus de coïncidences vraies détectées mais encore plus de coïncidences aléatoires et diffusées) la valeur de S_moyen/bdf_moyen augmentait avec la largeur de la fenêtre spectrale. Pour la coupe transverse, les valeurs de S_moyen/bdf_moyen étaient trop proches pour pouvoir en tirer des conclusions mais elles devraient suivre la même évolution que pour la coupe frontale.

La combinaison PP 30 apparaissait la meilleure parmi celles qui ont été étudiées.

4.1.3.4.3 Effets de la variation de la fenêtre spectrale

On fixait 2 nouveaux angles d'acceptance axial et transverse égaux tous les 2 à 8°.

Pour les 2 coupes, l'intensité dans la région d'intérêt et le bruit de fond diminuaient avec la largeur de la fenêtre spectrale. Mais dans ce cas, la valeur de S_moyen/bdf_moyen augmentait lorsque la fenêtre spectrale diminuait. Cela pouvait s'expliquer par le faible nombre de photons détectés par rapport aux cas précédents. Cette différence était comparable à celle entre le PC et le CC pour la coupe transverse vue précédemment.

4.1.3.4.4 Effets de la variation de l’angle d’acceptance transverse

On faisait varier l'angle d'acceptance transverse, en se plaçant en mode PP 30 avec un angle d'acceptance axial de 12°. Pour les coupes transverses et frontales, l'intensité de la région d'intérêt et du bruit de fond diminuaient avec l'angle d'acceptance transverse. En effet, les photons arrivant sur le détecteur avec un angle par rapport à la normale au détecteur supérieur à l'angle d'acceptance transverse n’étaient pas enregistrés. Ceci était vrai, aussi, au niveau axial (cf plus loin). Ainsi, en diminuant l'angle d'acceptance transverse, le nombre de coïncidences vraies diminuait (l’intensité de la région d'intérêt aussi) et le nombre de coïncidences aléatoires et diffusées (bruit de fond) mais au prix une diminution des statistiques de comptage. La variation de S_moyen/bdf_moyen n’était pas uniforme. Pour la coupe frontale, ce paramètre augmentait puis diminuait tandis que pour la coupe transverse, il oscillait lorsque l'angle d'acceptance transverse diminuait.

En considérant les valeurs pour les 2 coupes, 16° paraissait être le meilleur angle d'acceptance transverse parmi ceux étudiés.

4.1.3.4.5 Effets de la variation de l’angle d’acceptance axial

Dans le mode PP 30 avec un angle d'acceptance transverse de 32°, les mêmes résultats étaient enregistrés. Les raisons des diminutions de l'intensité dans la région d'intérêt et du bruit de fond avec la diminution de l'angle d'acceptance axial, étaient identiques à celles énoncées précédemment. La variation du paramètre S_moyen/bdf_moyen était assez aléatoire : passant par un maximum pour un angle d'acceptance axial de 6° mais la valeur de ce paramètre pour un angle de 12° était très proche de la valeur maximum et de plus, le nombre de photons détectés était plus important.

4.1.3.4.6 Zoom et Matrice d’acquisition

Dans l'ensemble, le meilleur angle d'acceptance axial semblait être 12°.

Sur le même rat avec un ostéosarcome greffé présentant des métastases pulmonaires et sur la même acquisition, nous avons fait varier le zoom de 1 à 3 et les matrices de 128² à 256².

Résultats : l’augmentation de la taille des matrices entraînait une augmentation des temps de reconstruction d’un facteur 4 sans aucune amélioration significative de la qualité de l’image bien au contraire. Compte tenu de la résolution spatiale de la machine et du nombre de coïncidences enregistrés pour l’activité pourtant importante injectée (111 MBq soit 3 mCi pour un rat de 250g avec un délai d’attente de 3h), l’augmentation de matrice ne fait que diminuer les statistiques de comptage par pixel d’un facteur 4, et amplifier le bruit lors des reconstructions itératives.

L’augmentation du zoom permet de reconstruire avec des coupes plus fines bien en dessous de résolution spatiale de la machine. Le zoom de 2 permet de reconstruire avec des coupes de 2,1 mm d’épaisseur au lieu de 4,2 mm d’épaisseur pour un zoom de 1, ce qui est par contre intéressant pour la visualisation de petits animaux de 100 à 300g et pour des animaux de moins de 100g un zoom de 2,5 à 3 permet d’obtenir images plus interprétables. L’augmentation de zoom ne s’accompagne d’aucune amélioration de pouvoir résolutif de la machine, mais permet donc une visualisation plus facile des petits animaux.

Figure 4-4 : Rat porteur d’une greffe d’ostéosarcome avec une métastase pulmonaire droite.

L’acquisition a été réalisée 3h post injection de 370 MBq (10 mCi) de FDG et les données enregistrées en mode liste ont été reconstruites avec différents paramètres.

A) acquisition avec un zoom de 2 et une matrice en 128²

(B) acquisition avec un zoom de 3 et une matrice en 128²

(C) acquisition avec un zoom de 2 et une matrice en 256²

4.1.3.4.7 Conclusion

L'étude réalisée permet de préciser la reconstruction et le traitement d'image optimal pour l’exploration animale. En effet, une image reconstruite avec les algorithmes EMML 50 ou OSEM 4 (avec un avantage pour OSEM 4 pour la rapidité) et avec une fenêtre spectrale de type PP, de largeur 30%, des angles d'acceptance transverse et axial respectivement de 16 et 12° paraît être la meilleure d'un point de vue théorique.

Cette étude concernait uniquement des données quantitatives théoriques. En effet, pour certaines images, même si l'intensité dans la région d'intérêt était élevée, le bruit de fond l'était aussi, ce qui donnait une qualité d’image moyenne et la détection des métastases n'était plus optimale. C'est pour cette raison que dans certains cas, d'un point de vue pratique, il est préférable d'imposer des limites plus strictes (angles d'acceptance, fenêtre d'acceptance …), car, même si le système détecte moins de photons, les photons détectés sont issus de coïncidences vraies ce qui a pour conséquence d'atténuer le bruit de fond et de permettre une détection plus précises des lésions tumorales

4.2.3.1.1 Lignée cellulaire

Les cellules d’ostéosarcome utilisées dans les expérimentations in vitro étaient de la lignée cellulaire CRL 1547 provenant de l’American Type Culture Collection (ATCC, Rockville, Maryland, U.S.A.).

4.2.3.1.2 Modèle animal

Le modèle d’ostéosarcome avait été induit initialement par injection de colloïde radioactif insoluble de ¹⁴⁴Cérium (Allouche 1980, Hernigou 1987). Des petits fragments de la partie ostéogénique hyperproliférative de la tumeur avaient été greffés après abrasion du périoste de la région para-tibiale du membre inférieur droit d’un rat Sprague-Dawley. Ce modèle tumoral avait été obtenu à partir d’un ostéosarcome de JP Thiéry (Souche Institut Curie, France) et décrit récemment par Charissoux et al. (Charissoux 1999).

L’espèce Sprague-Dawley avait été choisie parce que le modèle d’ostéosarcome avait été décrit initialement avec cette espèce. Et de façon comparable, plusieurs autres modèles de tumeurs pouvaient être greffées avec de bons résultats sur cette espèce.

En bref, la greffe tumorale était réalisée dans des conditions opératoires standardisées de stérilité et de sécurité. La patte postérieure droite était épilée puis désinfectée par de l’éthanol à 70 %. Une incision latérale était effectuée pour exposer le tibia. Après abrasion du périoste, un fragment tumoral était déposé au contact de la face interne de l’os. L’incision était refermée avec des points de surjet avec des fils non résorbables. Pendant toute la durée de l’intervention, les fragments tumoraux étaient conservés sur glace dans une boîte de Petri contenant du milieu de culture.

4.2.3.3.1 Lignées cellulaire

La lignée cellulaire B16F10 provenait du laboratoire INSERM du centre anticancéreux de Toulouse (Dr Perron). Cette lignée tumorale, validée sur modèle de souris, a été utilisée pour les expérimentations in vitro et pour la greffe tumorale in vivo sur le souris C57bl6 et sur le rat Sprague-Dawley.

4.2.3.3.2 Modèle animal sur rat

Les tumeurs sur rats sont greffées à partir des tumeurs de souris C57bl6 greffées et sacrifiées.

Les souris C57bl6 avaient été greffées dans un premier temps par injection dans le flanc gauche de 0,5 mL de surnageant de culture cellulaire de B16F10, correspondant à 1 million de cellules B16F10. Une semaine après l’injection, une tumeur de quelques millimètres était palpable dans le flanc de l’animal au niveau du point d’injection et 2 semaines après la greffe, la tumeur mesurait plus de 2 cm de diamètre. Les souris étaient sacrifiées et les tumeurs prélevées, dans des conditions stériles sous hotte, puis placées dans un milieu de culture en attendant la greffe. La tumeur était coupée au bistouri en petits morceaux de 2 mm de diamètre et greffée en sous cutanée, sur le flanc des rats Sprague-Dawley âgés de 2 semaines. Les rats Sprague-Dawley greffés nécessitaient une immunodépression par injection intrapéritonéale de Cyclosporine A (Sandimmun 50 mg/mL, Novartis, Rueil-Malmaison, France) à la dose de 20 mg/kg/jour. L’immunosuppression était débutée le jour de la greffe et pendant une semaine l’injection de cyclosporine était quotidienne et après la première semaine les injections étaient réalisée tous les deux jours. La prise de greffe tumorale était observée à partir des 4^éme ou 5^ème jours post greffe. La tumeur était entretenue par transplantation successive de souris C57bl6 à rat Sprague-Dawley.

Les rats étaient élevés dans des conditions standardisées en accord avec les recommandations de l’établissement. Les animaux étaient élevés à deux par cage et recevaient de l’eau et des aliments à volonté. Le suivi clinique des animaux comprenait la prise de poids et la mesure de la tumeur 2 fois /semaine. Le volume tumoral était estimé par la formule de Carlsson:

V = 1/2 (ab²)

où a est le plus grand diamètre and b le plus petit diamètre de la tumeur (Carlsson 1983).

4.2.3.4.1 Lignée cellulaire

La lignée cellulaire MDA-MB-231 est un lignée cellulaire de cancer du sein d’origine humaine n’exprimant pas le récepteur d’œstrogène et isolée initialement sur une atteinte métastatique pleurale d’une femme âgée de 51 ans (Cailleau 1974). Les cellules MDA-MB-231 ont été obtenues auprès de l’European collection of Cell Cultures (ECACC, Salisbury, UK) et maintenues dans un milieu DMEM (Invitrogen Corporation) supplémenté avec 10% de sérum de veau fœtal (Biowhittaker, France) en atmosphère humide sous 5 % de CO₂.

4.2.3.4.2 Modèle animal

Des femelles Sprague Dawley, avec un poids de 50-70 g (Centre d’Elevage Depre,France) âgées de 3 semaines, étaient élevées dans l’animalerie du CHU dans des conditions standardisées.

Expérimentations in vivo : toutes les expérimentations étaient réalisées sous anesthésie générale avec de l’oxygène (4 L/min) et 2.5% d’ Isoflurane (Laboratoire Belamont,France ).

Deux modèles de greffe tumorale ont été testés:

Par injection d’une suspension de cellules MDA-MB-231 (groupe A: 5 rats)

Après contrôle de la viabilité cellulaire par la méthode du bleu trypan (> 95%), 10⁷ cellules en suspension dans 100 µL de PBS, étaient injectées dans la glande mammaire de 5 rates.

Par greffe de tumeur solide (groupe B: 5 rats).

Les animaux de groupe B étaient greffés avec une pièce tumorale de 2-4 mm de diamètre en sous cutané dans la région peri-aréolaire. Les greffes tumorales étaient obtenues par une injection préliminaire de 10⁷ cellules en suspension dans 100 µL de PBS dans la graisse musculaire de la région inguinale d’un premier animal. Quand la tumeur atteignait 10 mm de diamètre, elle était excisée, broyée et filtrée stérilement, avant d’être ré-injectée dans la graisse musculaire de nouveaux animaux. Des tumeurs greffées de grande taille (>1 cm) étaient excisées, coupées en petits morceaux de 2 à 4 mm de diamètre, pour être greffés en sous-cutané dans les glandes mammaires des rates du groupe B. A la fin de l’ expérimentation (7 semaines après la greffe), les tumeurs et les principaux organes des animaux des 2 groupes étaient prélevés et conservés dans du formaldehyde, avant d’être et préparés pour analyse microscopique en coupes paraffinées.

L’immunosuppression par cyclosporine A (Sandimmun 50 mg/mL, Novartis, France) était nécessaire pour la prise de greffe tumorale. Les animaux greffés recevaient une injection quotidienne intra-péritonéale (i.p.) de Cyclosporine A (35 mg/kg) pendant 7 semaines. La tumeur était mesurée 3 fois /semaine et les animaux pesés tous les jours. Le volume tumoral était estimé selon la formule de Carlson: V=1/2 (a.b²), où a est le plus grand diamètre b le plus petit.

4.2.3.5.1 Modèle animal

Le modèle de foyer aseptique était provoqué, sous anesthésie générale avec de l’oxygène (4 L/min) et 2.5% d’ Isoflurane (Laboratoire Belamont,France) par l’injection en intramusculaire de 0,2 mL de thérebentine dans une cuisse d’un rat Sprague-Dawley (Centre d’Elevage DEPRE, France). Après 24 heures, une réaction inflammatoire était nettement visible au niveau de la cuisse injectée qui paraissait chaude, enflammée et de volume très augmenté . Cette inflammation était visible pendant au moins 2 semaines mais avec une régression progressive.

4.5.2.3.1 Méthodes:

Sur un groupe de 3 rats, un mélanome a été obtenu par greffe sous cutanée de petits morceaux de 2 mm de diamètre, sur le flanc des rats Sprague-Dawley mâles âgés de 2 semaines. La prise de greffe tumorale était observée à partir des 4^éme ou 5^éme jours post greffe

Les rats Sprague-Dawley greffés nécessitaient une immunosuppression par injection intra-péritonéale de cyclosporine A (Sandimmun 50 mg/mL, Novartis, Rueil-Malmaison, France) à la dose de 20 mg/kg/jour. L’immunosuppression était débutée le jour de la greffe et pendant une semaine, l’injection était de cyclosporine était quotidienne. Après la première semaine, les injections étaient réalisées tous les deux jours. Dans cette série préliminaire, et compte tenue de l’évolution explosive des tumeurs, il avait été décidé d’arrêter l’immuno-supression 7 jours après la greffe. Des scintigraphies au FDG ont été réalisées sur plusieurs jours sur une période allant de 5 à 29 jours après la greffe.

Chaque acquisition était réalisée selon le protocole défini plus haut:

• Mise à la diète alimentaire le matin du jour de la scintigraphie (soit 6h avant l’injection de 14h) mais boisson à volonté.
• Injection intraveineuse de 18,5 MBq (500 µci) ou sous cutanée de 37 MBq (1 mCi) de ¹⁸FDG (Flucis®, Cisbio international, Gif/Yvette) dans une veine caudale(voir tableau)., sous anesthésie générale par Isoflurane 4% et Oxygène 5L/mn.
• Les injections à J5 et J11 était réalisées en IV avec une activité de 18,5 MBq (500 µCI) de FDG Les autres jours d’exploration (J6 pour le rat NRR, J15 pour les rats NR et NVB et J28 pour les rats NRR et NVB), les injections étaient réalisées en sous cutanée dans la région thoracique gauche avec une activité de 37 MBq (1 mCi) de FDG.
• Temps d’attente entre l’injection et le passage sous caméra de 5h à 6h30 (voir tableau).
• Passage sous la caméra sous anesthésie générale (Isoflurane et O₂)
• Protection de la machine et du sol par des draps à usage unique en papier non tissé
• Protocole d’imagerie d’émission biphotonique:
• Rat en procubitus, membres postérieurs vers la caméra
• Acquisition en matrice 128x128
• Spectrométrie 30 % centrée sur le pic photoélectrique à 511 keV et en mode de coïncidence Pic photoélectrique/Pic photoélectrique
• 30 projections de 40 secondes.
• Zoom de 2
• Réarrangement des données pendant l’acquisition

• Traitement des données
• Reconstruction par algorithme itératif EMML à 20 itérations
• Résultats sous formes de coupes de 2,2 mm d’épaisseur dans les 3 plans de l’espace (transverse, frontal et sagittal) et reconstruction en mode 3D tournant par technique MIP (maximum intensity projection).
• Quantification une ROI sur la tumeur et en comparant l’activité enregistrée dans la tumeur et sur le corps entier dans une coupe épaisse corps entier de 28,6 mm d’épaisseur et sans correction de décroissance compte tenu de l’utilisation d’un rapport de fixation tumorale sur fixation totale.

4.5.2.3.2 Résultats:

Comme on peut le voir sur la figure 4-10 les injections IV étaient préférables aux injections sous cutanées, responsables de fixations parasites très tardives.

Figure 4-10 : Comparaison des examens réalisés après injections sous-cutanées et intra-veineuses.

Les trois rats sont présentés en MIP en face antérieure. Le cœur (flèche C) était visible de façon inconstante (malgré la diète), selon les jours ou les animaux de même que la vessie (flèche V). La tumeur greffée sur le flanc droit (flèche T) n’était visible qu’à partir du 5^éme jour. La greffe du rat NR (flèche T) était moins évolutive, comme en témoigne aussi sa progression volumique limitée. Pour le rat NVB, la tumeur (flèche T) était bien visible à J11 avec une diminution nette de la fixation et du volume à partir de J15. La diminution de la fixation tumorale des 3 rats était la conséquence de l’arrêt des injections de Cyclosporine A à partir de J7. Les injections IV permettaient d’obtenir des images moins bruitées et avec moins de fixation parasites que les images obtenues après des injections sous cutanées. Les images acquises après injections sous cutanées, présentaient toutes des fixations dans la région de la zone d’injection (flèche grise) et ce alors que le temps d’attente était systématiquement plus important de 30 à 90 minutes par rapport aux images après injection IV. Noter la variation de la taille des rats et du poids (qui doublait) en un mois, sur les images de projection présentées à la même échelle.

4.5.3.1.1 Objectif:

Pour connaître de façon plus rigoureuse les temps d’incubation nécessaire à l’optimisation des scintigraphies au 18FDG nous avons voulu estimer la fixation sur plusieurs lignées cellulaires tumorales et sur des cellules non tumorales, impliquées dans la réponse inflammatoire. Pour les cellules tumorales, nous avons choisi un panel large de différentes lignées tumorales qui comprenait aussi les lignées cellulaires utilisées pour greffer les tumeurs de nos modèles expérimentaux sur petits animaux. Pour les cellules non tumorales impliquées dans les mécanismes inflammatoires, notre choix s’etait porté sur des cellules du sang circulant (macrophages et polynucléaires) obtenues après sédimentation et centrifugation en gradient de Ficoll pour l’exclusion des lymphocytes.

4.5.3.1.2 Méthodes

La fixation de FDG a été évaluée in vitro sur des macrophages et polynucléaires provenant de deux donneurs sains (Macroph A et Macroph B) et sur 8 lignées cellulaires tumorales:

• 2 lignées de tumeur mammaires (MDA-MB-231 et MDA 435),
• une lignée de cellules de mélanome (B16F10),
• une lignée de cellules d’ostéosarcome (CRL 1547),
• 2 lignées de leucémie lymphoblastique à cellules T d’origine humaine (Molt4 et Jurkat),
• une lignée de cellules d’adénocarcinome du colon (HT29)
• et une lignée de cellules de rhabdomyosarcome (9-4.0 RMS).

Toutes les lignées cellulaires tumorales provenaient de l’American Type Culture Collection (ATCC, Rockville, Maryland, U.S.A.) sauf les cellules B16F10, de l’INSERM (Centre Anticancéreux Claudius Regaud, Toulouse, France), et les HT29 de l’INSERM (U239, Paris, France) et les 9-4.0 RMS gracieusement confiées par le Dr Poupon (Institut Curie, Paris, France).

Brièvement, les cellules tumorales étaient ensemencées et comptées dans un milieu RPMI avec une faible concentration de glucose (100 mg/dL). Les cellules étaient incubées 6h dans des plaques de 96 multi-puits à 37°C avant l’expérience qui débutait lorsque les puits contenaient 80 000 cellules. Le FDG était dilué dans du RPMI à la concentration finale de 37 kBq (soit 1µCi) /10µL de RPMI. Dans chaque puit, 40 µL de la solution diluée de FDG était ajoutée au 80 000 cellules pour une incubation de 30, 60, 120 et 300 minutes. Pour chaque temps d’incubation, la fixation cellulaire de FDG était estimée sur 14 puits différents Après l’ incubation, les plaques étaient lavées 3 fois avec un soluté tamponné phosphate (PBS). Après trypsinisation des puits, la radioactivité était récupérée pour être mesurée sur un compteur par mesure des rayons gamma de 511 keV (Cobra 5003 Autogamma, Packard Instrument Company, Meriden, USA). Pour les cellules inflammatoires circulantes les incubations étaient réalisées en milieu liquide dans des petits tubes conique (Eppendorf) et la séparation lavage se faisaient après centrifugation.

La captation cellulaire de FDG de toutes les lignées était exprimée en coups/minute pour 80 000 cellules viables. Chaque temps d’incubation était estimé 14 fois et le résultat exprimé par la moyenne des comptages après exclusion des valeurs aberrantes obtenues par test statistique (test t).

L’évolution quantitative de la fixation cellulaire de FDG par les cellules était exprimée en pourcentage de la variation de captation cellulaire par rapport à la fixation cellulaire à 30 minutes (Figures 4-11).

L’analyse des résultats considérait comme significatives des différences de moyennes de captation cellulaires de FDG dans le temps pour des valeurs de p inférieures à 0.05 (p < 0.05) par le test statistique non paramétrique de Mann et Whittney.

4.5.3.1.3 Résultats

Figure 4-11 : Evaluation in vitro de la fixation cellulaire de FDG en fonction des temps d’incubation allant de 30 minutes à 5 heures

La fixation cellulaire in vitro du FDG était significativement plus élevée après une incubation de 5h et de 2h qu’après une incubation de 1h (p = 0.0002, test de Mann & Whitney) avec les 8 lignées cellulaires tumorales mais pas avec les leucocytes des 2 donneurs sains (Macroph. A et B).

4.5.4.1.1 Technique

Sur le modèle de greffe tumorale d’ostéosarcome de rat Sprague-Dawley non immunodéprimé, nous avons réalisé des scintigraphies dynamiques.

Sur un groupe de 4 rats, l’ostéosarcome était greffé à J0.

Six semaines après la greffe (soit à J42) étaient réalisées des acquisitions tomographiques dynamiques sur les 4 rats, pesant de 200 à 380 grammes.

Les tomoscintigraphies dynamiques correspondaient à des enchaînements de 10 tomoscintigraphies corps entier de 25 minutes (30 projections de 40 secondes corrigées de la décroissance) toutes les 30 minutes de 30 minutes à 5 heures après l’injection de FDG.

Chaque acquisition était réalisée selon le protocole défini plus haut :

• Mise à la diète alimentaire le matin du jour de la scintigraphie (soit 6h avant l’injection de 14h) mais boisson à volonté.
• Injection intraveineuse du radiotraceur de 18,5 MBq à 111 MBq (de 500 µci à 3 mCi) de ¹⁸FDG (soit Flucis®, Cisbio international, Gif/Yvette ou Glucotep^®, Cyclopharma, Toulouse) dans une veine caudale sous anesthésie générale par Isoflurane 4% et Oxygène 5L/mn.
• Temps d’attente entre l’injection et le pasage sous caméra de 30 minutes.
• Passage sous la caméra sous anesthésie générale (Isoflurane et O₂)
• Protection de la machine et du sol par des draps à usage unique en papier non tissé
• Protocole d’imagerie d’émission biphotonique:
• Rat en procubitus, membres postérieurs vers la caméra
• Acquisition en matrice 128x128
• Spectrométrie 30 % centrée sur le pic photoélectrique à 511 keV et en mode de coïncidence Pic photoélectrique / Pic photoélectrique
• 30 projections de 40 secondes.
• Zoom de 2
• Réarrangement des données pendant l’acquisition

• Traitement des données
• Reconstruction par algorithme itératif EMML à 20 itérations
• Résultats sous formes de coupes de 2,2 mm d’épaisseur dans les 3 plans de l’espace (transverse, frontal et sagittal) et reconstruction en mode 3D tournant par technique MIP (maximum intensity projection).
• Quantification une ROI sur la tumeur et en comparant l’activité enregistrée dans la tumeur et sur le corps entier dans une coupe épaisse corps entier de 28,6 mm d’épaisseur et sans correction de décroissance compte tenu de l’utilisation d’un rapport de fixation tumorale sur fixation totale.

4.5.4.1.2 Résultats

Le rapport, signal sur bruit était meilleur sur les acquisition tardives que sur les acquisitions précoces. Les acquisitions dynamiques (correspondant à 10 tomoscintigraphies enchaînées) étaient réalisées toutes les 30 minutes de 1h à 5h après l’injection IV de FDG. Les ostéosarcomes greffés sur 4 rats (Figure 42) captaient proportionnellement plus de FDG (23% ± 13%) sur les acquisitions précoces à 1h par rapport aux acquisitions tardives à. 5h. Cette différence était statistiquement significative (p = 0.02 pour le test non paramétrique de Friedman)

Figure 4-12 : Evolution dans le temps, de la captation de FDG par l’ostéosarcome greffé sur 4 rats.

La fixation du FDG par l’ostéosarcomes était estimée par tomoscintigraphie dynamique de 1h à 5h après l’injection IV du radiotraceur.

4.5.4.2.1 Technique

15 rats étaient greffé par mise en place sous cutanée d’une tumeur de mélanome à J0 prélevée sur souris. La tumeur évoluait sous immunosuppression par Cyclosporine A.

À J5 post greffe sur des rats pesant de 100 à 150 grammes, deux scintigraphies étaient réalisées 1h et 5h après l’injection IV de FDG.

Chaque acquisition était réalisée selon le protocole défini plus haut:

• Mise à la diète alimentaire le matin du jour de la scintigraphie (soit 6h avant l’injection de 14h) mais boisson à volonté.
• Injection intraveineuse de 18,5 MBq (500 µci) de ¹⁸FDG (Flucis®, Cisbio international, Gif/Yvette) dans une veine caudale(voir tableau)., sous anesthésie générale par Isoflurane 4% et Oxygène 5L/mn.
• Temps d’attente entre l’injection et le passage sous caméra de 1h et 5h.
• Passage sous la caméra sous anesthésie générale (Isoflurane et O₂)
• Protection de la machine et du sol par des draps à usage unique en papier non tissé
• Protocole d’imagerie d’émision biphotonique:
• Rat en procubitus avec les membres postérieurs vers la caméra
• Acquisition en matrice 128x128
• Spectrométrie 30% centrée sur le pic photoélectrique à 511 keV et en mode de coïncidence Pic photoélectrique/Pic photoélectrique
• 30 projections de 40 secondes.
• Zoom de 2
• Réarrangement des données pendant l’acquisition

• Traitement des données
• Reconstruction par algorithme itératif EMML à 20 itérations
• Résultats sous formes de coupes de 2,2 mm d’épaisseur dans les 3 plans de l’espace (transverse, frontal et sagittal) et reconstruction en mode 3D tournant par technique MIP (maximum intensity projection).
• Quantification une ROI sur la tumeur et en comparant l’activité enregistrée dans la tumeur et sur le corps entier dans une coupe épaisse corps entier de 28,6 mm d’épaisseur et sans correction de décroissance compte tenu de l’utilisation d’un rapport de fixation tumorale sur fixation totale.

4.6.1.1.1 Technique

On a exploré par scintigraphie au¹⁸FNa et au¹⁸FDG sur deux jours consécutifs, deux groupes de rats porteurs d’une tumeur osseuse greffée :

Groupe A : 2 rats porteurs d’un ostéosarcome, l’un non métastatique et l’autre métastatique au niveau pulmonaire de façon bilatérale et étendue, 53 jours après la greffe

Groupe 2 : 2 rats porteurs d’un chondrosarcome non métastatiquse, 73 jours après la greffe.

L’ acquisition au ¹⁸FNa était réalisée selon le protocole défini plus haut:

• Pas de diète mais alimentation et boissons à volonté.
• Injection intraveineuse de 148 MBq (4 mCi) de ¹⁸FNa (Cyclopharma, Toulouse) dans une veine caudale, sous anesthésie générale par Isoflurane 4% et Oxygène 5L/mn.
• Temps d’attente entre l’injection et le passage sous caméra de 6h.
• Passage sous la caméra sous anesthésie générale (Isoflurane et O₂)
• Protection de la machine et du sol par des draps à usage unique en papier non tissé
• Protocole d’imagerie d’émission biphotonique:
• Rat en procubitus membres postérieurs vers la caméra
• Acquisition en matrice 128x128
• Spectrométrie 30% centrée sur le pic photoélectrique à 511 keV et en mode de coïncidence Pic photoélectrique/Pic photoélectrique
• 30 projections de 40 secondes.
• Zoom de 2
• Réarrangement des données pendant l’acquisition

• Traitement des données
• Reconstruction par algorithme itératif EMML à 20 itérations
• Résultats sous formes de coupes de 2,2 mm d’épaisseur dans les 3 plans de l’espace (transverse, frontal et sagittal) et reconstruction en mode 3D tournant par technique MIP (maximum intensity projection).
• Quantification une ROI sur la tumeur et en comparant l’activité enregistrée dans la tumeur et sur le corps entier dans une coupe épaisse corps entier de 28,6 mm d’épaisseur et sans correction de décroissance compte tenu de l’utilisation d’un rapport de fixation tumorale sur fixation totale.

L’ acquisition au ¹⁸FDG était réalisée, le lendemain, selon le protocole habituel:

Mise à la diète alimentaire le matin du jour de la scintigraphie (soit 6h avant l’injection de 14h) mais boisson à volonté.

Injection intraveineuse du radiotraceur de 18,5 MBq (500µCi) de ¹⁸FDG (Glucotep^®, Cyclopharma, Toulouse) dans une veine caudale sous anesthésie générale par Isoflurane 4% et Oxygène 5L/mn.

Temps d’attente entre l’injection et le passage sous caméra de 2h et 15 minutes.

Tous les autres paramètres d’acquisition sont les mêmes que pour l’acquisition au ¹⁸FNa.

4.6.1.1.2 Résultats

Les résultats obtenus en détection de coïncidence après injection de ¹⁸FNa correspondaient à des images de squelette avec une définition bien meilleure que ce que l’on peut obtenir avec des caméras à scintillation après injection de diphosphonates marqués par un traceur monophotonique. Dans les deux modèles de tumeur osseuse, la résolution des images obtenues permettait de bien distinguer au niveau du rachis, les différentes corps vertébraux. Pour le modèle d’ostéosarcome, la tumeur primitive présentait une fixation importante de ¹⁸FNa, correspondant à l’activité ostéoblastique des cellules tumorales. Il est intéressant constater que la tumeur captait différemment le ¹⁸FDG et le ¹⁸FNa, ce qui rendait bien compte de la différence des processus métaboliques et fonctionnels explorés par chaque radiotraceur. De plus, on constatait que les métastases pulmonaires multiples et bilatérales bien visibles au ¹⁸FDG ne présentaient pas toutes une fixation du ¹⁸FNa ce qui pouvait être expliqué par la variabilité des métastases pour exprimer une capacité d’ostéogenèse (Figures 4-14, 4-15, 4-16 et 4-17).

Figure 4-14 : Chondrosarcome de swarn

Exploration d’un rat de 450 gammes, 10 semaines après la greffe de chondrosarcome de swarn. Les images sont réalisées le premier jour, 6 heures après injection de 148 MBq (4 mCi) de ¹⁸FNa, et le lendemain, 2 heures après injection de 18,5 MBq (0,5 mCi) ¹⁸FDG. La tumeur fixe plus le FNa (flèche noire) dans la partie de remodelage osseux que le FDG (flèche grise), ce qui est en accord avec le temps de doublement tumoral faible et avec l’agressivité limitée de la lésion qui n’évolue que localement sans dissémination à distance. On remarquera la fixation para-vertébrale et scapulaire de FDG en rapport avec une fixation de la graisse brune consécutive à l’attente dans une pièce peu chauffée et à la sécrétion de catécholamines en réponse au stress.

Figure 4-15 : Ostéosarcome non métastatique 

Exploration d’un rat de 440 gammes, 8 semaines après la greffe d’ostéosarcome. Les images sont réalisées le premier jour, 6 heures après injection de 148 MBq (4 mCi) de ¹⁸FNa, et le lendemain, 2 heures après injection de 18,5 MBq (0,5 mCi) ¹⁸FDG. La tumeur fixe moins le FNa (flèche noire) que le FDG (flèche grise), ce qui est en accord avec l’agressivité de l’ostéosarcome qui ne se limite pas qu’à des phénomènes de remodelage osseux. L’activité ostéoblastique du sarcome est visible par l’exploration au FNa qui ne se superpose pas avec l’activité hypermétabolique de la tumeur explorée par le FDG.

Figure 4-16 : Ostéosarcome métastatique (1)

Exploration d’un rat de 430 gammes, 8 semaines après la greffe d’ostéosarcome. Les images sont réalisées le premier jour, 6 heures après injection de 148 MBq (4 mCi) de ¹⁸FNa, et le lendemain, 2 heures après injection de 18,5 MBq (0,5 mCi) ¹⁸FDG. Sur les images de projection en 3D (MIP), la tumeur fixe moins le FNa (flèche noire) que le FDG (flèche grise). Des métastases pulmonaires bilatérales sont nettement visibles sur les images de FDG (flèches grises horizontales) confirmées par l’analyse histologique réalisée après le sacrifice de l’animal

Figure 4-17 : Ostéosarcome métastatique (2)

Il faut analyser le même rat précédent, en coupe frontales de 2,2 mm d’épaisseur, pour remarquer la fixation du FNa par les métastases pulmonaires. L’intensité de la fixation du FNa par les métastases est plus faible et moins étendue que la fixation du FDG.

Comme pour la tumeur primitive (flèches larges, grise en FDG et noire en FNa), ) pour les métastases pulmonaires de l’ostéosarcome, il n’y a pas de superposition des parties hypermétaboliques (petites flèches grises au FDG) et des parties ostéoblastiques (petites flèches noires au FNa).

4.6.2.1.1 Objectif :

Connaître la correlation entre la croissance tumorale et la fixation tumorale de FDG.

4.6.2.1.2 Méthode :

Pour savoir si les scintigraphies au FDG permettent un suivi plus précis des modèles tumoraux sur petits animaux, nous avons étudié le modèle d’ostéosarcome greffé sur un groupe de 6 rats Sprague-Dawley non immunodéprimés.

La progression de la maladie était estimée par (Figure 4-18):

• la mesure du volume tumoral et du poids des rats tous les deux jours
• et la réalisation hebdomadaire d’une tomoscintigraphie au FDG pendant 3 semaines.

4.6.2.1.3 Résultats :

Il était mis en évidence une corrélation importante entre la captation de FDG et le volume tumoral (p < 0.001 pour le test non paramétrique de Spearman)

Si les volumes et la fixation tumorale évoluaient de façon parallèle, la scintigraphie au FDG permettait de préciser l’hétérogénéité tumorale et en particulier de différencier les zones de nécroses hypofixantes des zones de croissance tumorale hypermétaboliques.

Figure 4-18 : Evolution du poids des animaux, du volume et de la captation tumorale du FDG.

4.6.2.2.1 Objectif :

Contrôler sur un deuxième modèle, l’évolution tumorale estimée par la fixation de FDG.

4.6.2.2.2 Méthode :

Nous avons étudié le modèle de cancer du sein sur un groupe de 4 rates Sprague-Dawley immunodéprimées par injection de Cyclosporine.

La progression de la maladie était estimée par :

• la mesure du volume tumoral et du poids des rats tous les deux jours
• et la réalisation hebdomadaire d’une tomoscintigraphie au FDG pendant 3 semaines.

4.6.2.3.1 Objectif :

Connaître la capacité de la scintigraphie au FDG pour évaluer des variations rapides de métabolisme tumoral comme le rejet de la greffe provoqué par l’arrêt des traitements immunosuppresseur.

4.6.2.3.2 Méthode :

Nous avons étudié le modèle de mélanome greffé sur un groupe de 3 rats Sprague-Dawley immunodéprimés par injection de Cyclosporine A de J0 le jour de la greffe à J7.

La progression de la maladie était estimée par :

• la mesure du volume tumoral et du poids des rats tous les jours
• et la réalisation hebdomadaire d’une tomoscintigraphie au FDG pendant 3 semaines soit à J5, J12, J15 et J28.
• Chaque acquisition scintigraphique était réalisée selon le protocole habituel:
• Mise à la diète alimentaire le matin du jour de la scintigraphie (soit 6h avant l’injection de 14h) mais boisson à volonté.
• Injection intraveineuse du radiotraceur 17,5 MBq (500µCi) de ¹⁸FDG (soit Flucis®, Cisbio international, Gif/Yvette) dans une veine caudale sous anesthésie générale par Isoflurane 4% et 0₂ à 5L/mn.
• Temps d’attente entre l’injection et le passage sous caméra de 4h30 à 5h.
• Passage sous la caméra sous anesthésie générale (Isoflurane et O₂)
• Protection de la machine et du sol par des draps à usage unique en papier non tissé
• Protocole d’imagerie d’émission biphotonique:
• Rat en procubitus membres postérieurs vers la caméra
• Acquisition en matrice 128x128
• Spectrométrie 30 % centrée sur le pic photoélectrique à 511 keV et en mode de coïncidence Pic photoélectrique/Pic photoélectrique
• 30 projections de 40 secondes corrigées de la décroissance.
• Zoom de 2
• Réarrangement des données pendant l’acquisition

• Traitement des données
• Reconstruction par algorithme itératif EMML à 20 itérations
• Résultats sous formes de coupes de 2,2 mm d’épaisseur dans les 3 plans de l’espace (transverse, frontal et sagittal) et reconstruction en mode 3D tournant par technique MIP (maximum intensity projection).
• Quantification une ROI sur la tumeur et en comparant l’activité enregistrée dans la tumeur et sur le corps entier dans une coupe épaisse corps entier de 28,6 mm d’épaisseur et sans correction de décroissance compte tenu de l’utilisation d’un rapport de fixation tumorale sur fixation totale.

4.6.2.3.3 Résultats de la détection des modifications métaboliques précoces

Figure 4-21 : Evolution de la fixation et du volume tumoral après l’arrêt de la cyclosporine A du rat NBV.

Figure 4-22 : Evolution de la fixation et du volume tumoral après l’arrêt de la cyclosporine A du rat NNR.

Figure 4-23 : Evolution de la fixation et du volume tumoral après l’arrêt de la cyclosporine A du rat NVB.

Les modifications métaboliques dans un modèle animal expérimental de rejet de greffe tumorale étaient détectées plus précocement par l’imagerie fonctionnelle au FDG que par les mesures de modifications morphologiques classiques.

Dans notre modèle de mélanome greffé sur rat Sprague-Dawley, l’immunosupression était obtenue par injection de cyclosporine. A l’arrêt de l’immunosuppression, le rejet de greffe est détecté plus précocement par la scintigraphie au FDG (Figures 4-21, 4-22 et 4-23). Après seulement 4 jours, les mélanomes fixaient de façon mois important le FDG que sur l’examen précédent. Pendant la même période, le volume des tumeurs était encore croissant et en moyenne pendant 3 jours supplémentaires. De plus 16 jours après l’arrêt de l’immunosuppression, des masses étaient encore palpables alors qu’aucune fixation significative de FDG n’était détectée.

Ces résultats soulignent l’intérêt de la scintigraphie au FDG pour détecter les modifications métaboliques précoces.

4.6.2.4.1 Objectif:

Evaluer la différence de dynamique de captation du FDG entre un foyer inflammatoire induit par injection de thérébentine et une tumeur greffée.

4.6.2.4.2 Méthode :

Sur 4 rats porteurs d’une greffe d’ostéosarcome de la patte postérieure droite, on provoquait un foyer aseptique par injection de 0,2 mL de thérébentine dans la cuisse contro-latérale (Kubota K 1995).

Une imagerie par scintigraphie au FDG était réalisée à 2 temps différents : précoce (1h) et tardif (5h) après injection IV du radiotraceur.

4.6.2.4.3 Résultats :

Du côté tumoral, la captation du FDG était plus intense sur les clichés tardifs (à 5h) par rapport aux clichés précoces (à 1h) (Figure 4-24-A). Du côté de l’abcès, la captation du FDG ne se modifiait pas avec le temps (Figure 4-24-B). Les acquisition en deux temps mettaient en évidence une différence significative de captation du FDG entre la tumeur et l’abcès (p = 0.04 avec le test non paramétrique de Mann & Whitney). Avec le temps la fixation tumorale augmentait alors qu’elle ne bougeait pas du côté de l’abcès.

Cette observation pourrait aider à préciser l’origine une formation inconnue en permettant de différencier l’origine tumorale de l’origine inflammatoire en réalisant des scintigraphies au FDG en deux temps.

Figure 4-24 : Différence de captation du FDG par la tumeur et l’abcès aseptique sur un même animal

A : exemple d’acquisition à 1H et 5h post injection IV de FDG. La tumeur était une greffe d’ostéosarcome du côté droit( Flèche noire T) et l’abcès était provoqué par l’injection de thérébentine du côté gauche (Flèche grise A)

B : Evolution des captations du FDG par la tumeur et par l’abcès. Les résultats étaient donnés sous forme de moyenne et de leur écart type à 1 heure et 5 heures post-injection du FDG.

4.6.2.5.1 Objectif:

L’objectif principal était l’évaluation de la capacité de la scintigraphie au FDG pour détecter la présence de métastases. On se proposait de passer les mêmes animaux sur une machine TEP dédié à l’étude des petits animaux et sur notre machine TEDC. L’objectif secondaire était de comparer les résultats des deux dispositifs.

4.6.2.5.2 Méthode :

On utilisait le modèle de l’ostéosarcome greffé sur rat Sprague-Dawley immunocompétant dont on connaissait bien l’évolution sans traitement et le potentiel métastatique pulmonaire. En général, une période de 4 semaines après la greffe représentait le délai classique pour voir apparaître des métastases pulmonaires qui ne n’étaient détectables habituellement qu’après sacrifice de l’animal et analyse histologique des organes prélevés.

Les explorations scintigraphiques étaient programmées 4 semaines (J28) après la greffe d’ostéosarcome sur la cuisse droite de 2 rats Sprague-Dawley mâles.

La première acquisition scintigraphique était prévue sur une machine TEP animal dédiée à Paris dans le service de Biophysique de l’Hôpital Tenon du Pr. Talbot (Mosaic, Philips Medical System, USA) dont la résolution spatiale était de 2,14 mm.

• A J28 à Paris, l’imagerie TEP dédiée était débutée 1 h après l’injection IV de 100 MBq/kg (2,7 mCi/kg) de FDG (Flucis, CIS bio international, France) avec 3 positions de lit de 10 minutes. Une acquisition tardive était réalisée 3h après l’injection du radiotraceur et avec une seule position de lit de 20 minutes centrée sur le thorax.
• A J29 à Limoges, l’acquisition sur TEDC (Axis, Philips Medical System,USA) était réalisée 3h après injection IV de 370 MBq/kg (10 mCi/kg) de FDG (Flucis, CIS bio international, France) selon le protocole d’acquisition habituel .
• Les rats étaient sacrifiés a la fin de la scintigraphie sur TEDC à J29. Les poumons prélevés étaient examinés macroscopiquement et photographiés, avant d’être confiés au laboratoire d’anatomopathologie pour examen microscopique histologique.

4.6.2.5.3 Résultats

Un seul rat sur les deux animaux greffés avec un ostéosarcome dans la région para-tibiale, présentait des métastases pulmonaires 4 semaines après la greffe (Figure 4-25). La scintigraphie TEDC au FDG(A), en mode MIP, permettait de localiser in vivo une métastase pulmonaire (M1) qui était bien visible sur l’examen TEP dédié réalisé 1h post injection (B). Cette acquisition localisait de plus, une deuxième métastase inférieure (M2). L’examen TEP dédié tardif à 3h post injection (C) détectait une troisième métastase pulmonaire du côté droit (M3). La tumeur greffée (flèche T), le cœur (flèche C) et la vessie (flèche V) étaient repérés sur les deux scintigraphies TEDC et TEP dédié. L’autopsie des animaux (D) confirmait la présence de 3 métastases pulmonaires. Une métastase de 5 mm (M1) était localisée dans le poumon droit. La métastase de 4 mm (M2) de la partie inférieure du poumon gauche n’était pas détectée par la TEDC mais sur les deux acquisition du TEP dédié (M2 flèche grise). La métastase de 3mm de la partie antérieure de la base pulmonaire droite (M3 flèche grise) n’était détectée que sur l’acquisition tardive à 3h sur le TEP dédié animal.

Le deuxième animal ne présentait pas de métastases pulmonaire ni sur les acquisitions scintigraphiques ni sur le contrôle macroscopique et microscopique nécropsique. Les images respectives des deux caméras ne sont donc pas reproduites ici

Figure 4-25 :Détection scintigraphique au FDG de métastases pulmonaires par TEDC et TEP animal dédiée.

4.6.2.5.4 Comparaison TEDC/TEP animal

L’examen réalisé avec un TEP dédié animal permettait d’obtenir des images plus résolues de qualité supérieure dont l’impact était évident en particulier dans la détection des métastases pulmonaires. L’optimisation de l’imagerie dédiée était une démarche importante à mener puisque sur les images classiques à une heure post injection, 2 métastases sur trois étaient localisées alors que les 3 métastases étaient visibles sur l’acquisition tardive à 3h post injection. La différence qui existait entre l’imagerie dédiée et la caméra TEDC était inférieur à ce que l’on aurait pu attendre, en comparant les différences théoriques de résolution de 2,3 mm pour la première et 8 mm pour la seconde.

4.6.2.6.1 Objectif

Concernant le suivi thérapeutique, nous avons voulu voir l’apport de l’imagerie au FDG dans un essai thérapeutique de thérapie génique sur le modèle d’ostéosarcome de rat.

4.6.2.6.2 Méthode

Sur deux groupes de 6 rats males Sprague-Dawley greffés avec de l’ostéosarcome le suivi clinique concernait la mesure du poids de l’animal et du volume de la tumeur deux fois par semaine. Le volume tumoral était calculé selon la formule de Carlson : V = 1/2 (ab²), où a est le plus grand diamètre et b le plus petit diamètre de la tumeur.

La fixation tumorale du FDG était estimée de façon hebdomadaire par le rapport de la fixation tumorale, dans une ROI dessinée sur la tumeur comparée à la fixation totale de l’animal comptée dans une coupe épaisse de 28,6 mm intéressant tout l’animal.

L’essai thérapeutique était basé sur l’expression d’un plasmide (pSecTag2, Invitrogen, San Diego) lié à un gène antiangiogénique (endostatine) introduit dans un vecteur liposomal provenant de la Société Biovector Therapeutics (Toulouse, France). Le Plasmide (120 mg) était mélangé avec 1.4 mg de liposomes pour être injecté en intra-tumoral une fois par semaine.

Le groupe traité de 6 animaux recevait le liposome contenant le plasmide avec le gène de l’endostatine. Le groupe témoin de 6 animaux recevait le liposome avec le plasmide sans le gène.

Cet essai thérapeutique était une expérience préliminaire, et l’essai thérapeutique antiangiogénique sur l’ostéosarcome du rat a été modifié avec un gain d’efficacité avec un nouveau type de liposome cationique injecté en intra-veineux (Dutour 2004).

4.6.2.6.3 Résultats: Corrélation entre la survie et la fixation de FDG

Pour évaluer l’apport de la scintigraphie au FDG dans le suivi thérapeutique, nous avons surveillé deux groupes de 6 rats greffés avec un ostéosarcome. Le groupe traité avec des liposomes contenant le gène de l’endostatine et le groupe témoin avec un liposome sans gène de l’endostatine étaient évalués pendant 3 semaines par mesure du volume tumoral et calcul de la fixation tumorale de FDG (Figure 4-26). Une semaine avant le début du traitement, il n’était pas mis en évidence de différence statistiquement significative du volume tumoral entre les deux groupes qui sont donc comparables.

Après la première injection soit après une semaine de traitement, la fixation tumorale de FDG et le volume tumoral étaient différents entre les 2 groupes (p_fdg < 0.01 et p_vol < 0.02 pour le test non paramétrique de Mann & Whitney). Cette différence persistait après un deuxième traitement (p_fdg < 0.02 et p_vol < 0.03). Après le troisième traitement et la mort de 3 rats témoins et d’un rat traité, la différence entre les deux groupes n’était significative que pour le volume tumoral (p_fdg = 0.06 and p_vol = 0.04).

Figure 4-26 : La mesure du volume tumoral et de la fixation de FDG dans un groupe traité et un groupe non traité de 6 rats greffés avec un ostéosarcome.

Figure 4-27 : Courbe de survie de deux groupes de rats avec un ostéosarcome - traités et non traités

L’analyse des corrélations entre le poids, le volume tumoral, la fixation tumorale de FDG et la survie des animaux montrait que seule la fixation de FDG était corrélée (inversement) à la survie. L’évolution du poids et du volume tumoral n’étaient pas corrélés à la survie. La corrélation inverse entre la fixation de FDG et le délai de survie avait été trouvée significative dans le groupe traité (p = 0.002) et dans le groupe témoin non traité (p = 0.0003 par le test de régression multiple). Dans la courbe de survie selon Kaplan-Meier (Figure 4-17), il était noté une différence de survie significative entre les deux groupes. Le temps de survie de 50 % de l’effectif était de 33 jours pour le groupe contrôle non traité et de 64 jours pour le groupe traité (p_{log rank} = 0.0046 pour la survie selon Kaplan-Meier).