Autoradiographie numérique pour la recherche en médecine nucléaire

La recherche en médecine nucléaire a besoin de moyens appropriés pour localiser et quantifier précisément les intéractions moléculaires avec des techniques d'imagerie du petit animal. Bien que l'imagerie optique in vivo gagne en acceptance et repousse constamment ses limites, l'imagerie nucléaire reste la technique la plus sensible, tant pour la détection que pour la localisation et la quantification du signal. Biospace Lab, forte de plus de 20 ans d'expérience dans le domaine de l'autoradiographie numérique, a mis au point des instruments avec une technologie unique pour répondre aux besoins des chercheurs de manière efficace et précise, avec le Micro Imager et le Beta Imager.

L'autoradiographie numérique

Le Beta Imager comme le Micro Imager repose sur une détection numérique des émissions beta après conversion en photons. Ce principe procure au système une rapidité extrême (jusqu'à 500 fois plus rapide que les émulsions sur film), une capacité temps réel (vous visualisez chaque émission beta instantanément pendant l'acquisition de l'image), et une grande précision, du fait d'une excellente sensibilité et d'une dynamique linéaire sur plus de 5 ordres de grandeur. De plus, la détection numérique permet d'obtenir plus d'informations que le film : l'énergie de chaque émission et son temps précis sont enregistrés, permettant ainsi de discriminer, suite à une acquisition unique, le signal de plusieurs isotopes sur un même échantillon (multimarquage).

Le Beta Imager et le Micro Imager disposent des avantages suivants par rapport aux techniques alternatives (film ou imagerie phosphore) :

Rapidité : la rapidité est obtenue grâce à une très bonne sensibilité; les temps d'acquisition sont réduits à quelques heures, comparés à quelques semaines pour les films ou l'imagerie phosphore.
Sensibilité : les systèmes ont une sensibilité unique pour le tritium (³H), avec un seuil de détection à 0,007cpm/mm².
Versatilité : une très large gamme d'isotopes peut être détectés : tous les émetteurs Beta (¹⁴C, ³²P, ³⁵S, ¹²⁵I), les émetteurs Gamma (¹²³I, ¹³¹I, ^99mTc, ²⁰¹Tl, ¹¹¹In) et les positrons associés aux isotopes PET.
Multimarquage : leur capacité à discriminer plusieurs isotopes avec une seule acquisition est unique

Principes de détection

Le Beta Imager et le Micro Imager reposent sur une conversion efficace des particules béta en photons, qui sont ensuite détectés par une caméra CCD. Des algorithmes spécialisés détectent les taches lumineuses ainsi générées, isolent le signal du bruit et extraient les informations sur la position, le temps et l'énergie, valorisant ainsi les données acquises de manière optimale. Plus d'info sur...

...le principe de détection du Beta Imager

...le principe de détection du Micro Imager

Des systèmes d'imagerie haute performance

Le Beta Imager : L'autoradiographie haut débit

Champs de vue maximal: 20 cm x 25 cm, pour de grands échantillons ou 15 coupes de microscopes
Coupes corps entier
Résolution spatiale jusqu'à 50 µm

Le Micro Imager : L'autoradiographie haute résolution

Acquisition séquentielle de 4 échantillons, avec un champ de vision de 24 mm x 32 mm pour chaque échantillon
Possibilité de combiner l'autoradiographie et la bioluminescence sur des sections de tissu
Résolution spatiale jusqu'à 15 µm

Une technique complémentaire à l'imagerie nucléaire in vivo

Les systèmes d'autoradiographie de Biospace Lab présentent l'intérêt particulier de pouvoir compléter les acquisitions in vivo avec des systèmes SPECT ou PET. En effet, l'autoradiographie ne nécessite que la préparation des coupes de tissus, l'autoradiographie utilisant les marquages réalisés pour le SPECT ou le PET. De plus, les informations complémentaires peuvent être obtenues :

Localisation du signal plus précise grâce à une meilleure résolution
Quantification plus précise et la possibilité d'étudier précisément des régions d'intérêt
Bonne répétabilité des acquisitions ex vivo comparée aux variations des acquisitions in vivo

Découvrez la puissance du multi-marquage

La complexité des questions de biologie et de médecine, et les protocoles visant à en dévoiler les mécanismes, révèlent souvent les limitations des techniques d'imagerie. Le simple marquage a, pour de nombreuses applications, l'inconvénient critique de ne pouvoir corréler les phénomènes physiologiques ou pathologiques:

Co-localisation de différents récepteurs, ou des messagers et récepteurs
Activité fonctionnelle et évènements pathologiques
Comparaison de l'expression gènique avec un gène de référence

Avec l'autoradiographie numérique et sa capacité unique de discriminer les isotopes, de tels challenges peuvent désormais être résolus et ouvrent la voie aux protocoles innovants, focalisés sur la distribution de plusieurs molécules simultanément. Les exemples ci dessous illustrent la technique de multimarquage pour l'autoradiographie.

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Exemples d'applications de l'autoradiographie numérique

Les exemples ci-dessous illustrent l'intérêt de l'autoradiographie numérique pour les applications suivantes :

Imagerie cardiaque
Etude des récepteurs des tissus cérébraux
Histologie osseuse

Acquisitions ex vivo après des expériences in vivo
Evaluation de la perfusion du cerveau par injection de HMPAO marqué au ⁹⁹Tc.
On observe une accumulation de la substance au niveau du cortex, du thalamus, et de l'hippocampe.
Avec l'aimable autorisation de B. Basse-Cathalinat, Bordeaux, France.

Métabolisme FDG
Section de tumeur de rat marqués au FDG ³H (en rouge) et ¹⁴C (en vert), et acquis avec un Beta Imager.
Avec l'aimable autorisation de Vincent Dive, CEA, Gif sur Yvette, France.

Coupes corps entier de rat marquées au tritium (³H)
Les coupes corps entier de rat ont été marquées au tritium (³H) puis acquises avec le Beta Imager (temps d'exposition : 15 heures). L'image supérieure montre une acquisition en champs de vue maximal, ie 200 mm x 250 mm. L'image inférieure a été acquise en utilisant le zoom pour une meilleure résolution sur un champ de vue de 75 mm x 100 mm.
Avec l'aimable autorisation de A. Molatt et P. Mitchell, Pfizer, Royaume Uni.

Infarctus du myocarde
Myocarde de rat après infarctus, marqué au ¹⁸FDG, ⁹⁹mTc-Sestamibi et ¹¹¹In-DTPPA avant sacrifice. Les distributions de chacun des trois isotopes ont été séparées à partir d'une seule acquisition avec le Micro Imager. Elles sont affichées ici avec chacune une couleur différente.
Avec l'aimable autorisation de S. Poussier.
S Poussier et al. J Nucl Cardiol: 12:229-30 2005

Reperfusion du myocarde après infarctus
Myocarde de rat reperfusée après infarctus. Le coeur a été marqué avec les traceurs ⁹⁹mTc-NOET et ²⁰¹Tl (marqueur de viabilité). Les distributions de chacun de ces deux isotopes ont été séparées à partir d'une seule acquisition avec le Micro Imager.
Avec l'aimable autorisation de Laurent Riou, INSERM, Grenoble et Carole Lartizien, CERMEP, Lyon, France.

Coupes de tissu osseux
Sections de fémur de souris présentant une tumeur de lymphome du manteau marqué par des anticorps anti-CD20 avec de l'yttrium (⁹⁰Y). Ces acquisitions du Micro Imager ont été comparées avec des préparations histologiques pour évaluer la spécificité des anticorps.
Avec l'aimable autorisation de Jérémy Coulot et Marcel Ricard, Service de Physique, Institut Gustave Roussy, Villejuif, France.

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