Version HTML de base
L’imagerie
fonctionnelle
biomédicale
Depuis ces trente dernières années, l’imagerie biomédi-
cale connaît un essor important. Elle est indispensable
aux progrès des sciences de la cognition (ensembles
des activités intellectuelles et des processus qui se
rapportent à la connaissance) et de la clinique humaine
(psychiatrie, neurologie, cardiologie, oncologie ou
pharmacologie).
L’imagerie permet l’obtention d’informations sur la
physiologie et le fonctionnement des organes vivants,
sans en perturber les équilibres.
L’apport extraordinaire du numérique à l’imagerie
médicale a permis des progrès presque quotidiens.
Certes, des compétences interdisciplinaires ont bien
été indispensables pour réussir les prouesses dont fait
preuve l'imagerie médicale d’aujourd'hui en routine
clinique. Et pour preuve : l’imagerie fonctionnelle
permet désormais de visualiser et d’étudier un organe
en fonctionnement, comme le cœur ou le poumon,
examen d’autant plus précieux dès lors que cet organe
dysfonctionne, grâce aux progrès de la médecine
nucléaire ou de l’imagerie par résonance magnétique
fonctionnelle, par exemple. Ou encore, l’imagerie
interventionnelle permet tous les jours de déboucher
une artère et de traiter, entre autres, un accident
vasculaire cérébral sans intervention lourde.
On distingue deux grandes catégories d’imagerie :
celle qui donne une vision structurelle d’un tissu ou
d’un organe, en détaillant son anatomie et son
éventuelle pathologie ; celle qui en donne une vision
fonctionnelle, en permettant de mesurer ses activités.
Elles font appel à des techniques modernes
d’exploration qui suivent à la trace dans le corps des
éléments radioactifs utilisés comme traceurs et
appelés isotopes.
Les techniques d’imagerie isotopique utilisent ces
éléments radioactifs que l’on peut fixer sur la molécule
dont on veut suivre la distribution dans le corps.
Ces traceurs sont des émetteurs de particules
de matières chargées positivement (positons) ou de
particules lumineuses (photons). D’une durée de vie
courte (quelques minutes à quelques heures), les
éléments obtenus retrouvent un état stable en émet-
tant un rayonnement détecté par les systèmes
d’imagerie (caméra).
Utilisée principalement pour des examens cliniques
en médecine nucléaire, l’imagerie isotopique reste un
outil de choix pour l’identification d’altérations
moléculaires à l’origine de certaines pathologies, la
découverte de médicaments ou de procédés curatifs
ou encore l’évaluation de leur efficacité thérapeutique.
L’IRM
L’imagerie par résonance magnétique nucléaire (RMN) fait
appel aux propriétés magnétiques des noyaux des
atomes. Ces derniers se comportent comme des aiguilles
aimantées : lors de l’application d’une onde électroma-
gnétique de fréquence adaptée, ils changent d’orienta-
tion et émettent des signaux en retrouvant leur position
d’origine. L’imagerie par résonance magnétique (IRM) uti-
lise un champ magnétique élevé et homogène ainsi qu’un
équipement électronique et informatique spécialisé.
Traduisant de très faibles aimantations des tissus, l’IRM
permet l’observation, en trois dimensions et avec une
grande précision, de l’activité des circuits cérébraux ou
d’organes profonds et opaques. La sensibilité augmente
en proportion du champ magnétique.
La méthode la plus utilisée actuellement repose sur l’IRM
fonctionnelle à effet BOLD (Blood Oxygenated Level
Dependent), c’est-à-dire sur l’aimantation de l’hémoglo-
bine contenue dans les globules rouges. L’hémoglobine
existe sous deux formes aux propriétés magnétiques dif-
férentes : une forme oxygénée, l’oxyhémoglobine (diama-
gnétique) et une forme désoxygénée, la désoxyhémoglo-
bine (paramagnétique). En suivant les perturbations de
signal RMN émis par cette dernière molécule, il devient
possible d’observer l’afflux de sang oxygéné, témoin de
zones actives d’un tissu ou d’un organe.
Des recherches pour
améliorer les images
L’utilisation de l’imagerie bénéficie de développements
permanents réclamant des compétences en radiochimie,
traitement du signal, traitement et reconstruction
d’images, vision par ordinateur, analyses statistiques,
modélisation mathématique ou encore dans le domaine
de l’instrumentation. L’enjeu des recherches actuelles
concerne :
- les développements méthodologiques pour l’imagerie
isotopique ;
- la conception et le développement de nouvelles tech-
niques d’imagerie par RMN ainsi que la conception d’ai-
mants à très haut champ et l’amélioration des techniques
de détection ;
- le traitement et l’analyse de données pour une interpré-
tation de l’information obtenue et la mise au point d’ou-
tils d’analyse et de prise de décision ;
- le développement de l’imagerie moléculaire (agents de
contraste capables « d’étiqueter » des molécules données
et de tester l’efficacité d’agents thérapeutiques, et cela
au niveau du gène ou de la protéine).
Des progrès sont faits régulièrement dans l’imagerie fonc-
tionnelle de nos principaux organes, dans les applications
pour la radiologie interventionnelle et l’obtention des
images en temps réel. Par ailleurs, les recherches portent
sur la mise au point d’agents de contraste adaptés et
dédiés à des familles de pathologies très ciblées (sclérose
en plaque, maladies neurodégénératives, accidents
vasculaires cérébraux, cancers…).
EM
n°32 juillet/août/septembre 2010
(5)