Etudes biologiques de nouveaux radiotraceurs pour l'imagerie moléculaire de la maladie d'Alzheimer

La maladie d'Alzheimer (MA) est une pathologie neurodégénérative s'exprimant par des troubles de la mémoire et un déclin cognitif évoluant progressivement vers un stade de démence incurable. Elle représente la cause principale de syndrome démentiel puisque l'on estime qu'elle est à l'origine de plus de 70% des cas de démences. Du fait de sa prévalence élevée après 60 ans, la MA représente un problème majeur de santé publique. La MA se caractérise par la présence de deux types de lésions cérébrales : les dégénérescences neurofibrillaires (DNF) et les plaques amyloïdes. Cependant, aucun consensus clair ne se dégage concernant les relations qui lient les deux types de lésions. Leur présence ne peut être mise en évidence que par un examen post-mortem. La MA est par définition une pathologie évolutive, cet examen ne permet donc pas de caractériser de manière adéquate les processus dynamiques qui sous-tendent cette pathologie. La mise au point de techniques d'imagerie non invasives permettant de réaliser un suivi longitudinal in vivo de ces lésions s'avère déterminante dans la compréhension de la physiopathologie de la MA. Les travaux effectués au cours de cette thèse ont pour objectif la mise au point de nouveaux radiotraceurs des lésions amyloïdes et neurofibrillaires pour l'imagerie nucléaire. Cette approche se distingue en trois parties. Dans un premier temps, nous avons validé un modèle animal de la MA: les souris transgéniques 3xTgAD. Dans un second temps, nous avons réalisé l'évaluation biologique de différents radiotraceurs connus sur ce modèle animal : le 99mTc-HMPAO, le 18F-FDG et le 125I-IMPY. Enfin, nous avons initié le développement de plusieurs nouveaux traceurs pour permettre le suivi de la MA in vivo : les para-sulfonato-calixarènes qui présentent une affinité intéressante pour les plaques amyloïdes, les composés COB qui inhibent la formation des agrégats de peptides amyloïdes in vitro ainsi qu'un peptide, A93, associé à un vecteur qui pourrait interagir avec les dégénérescences neurofibrillaires.Alzheimer's disease (AD) is a neurodegenerative pathology showing cognitive and memory disorders which progress toward an incurable demential state. AD represents the principle cause of the dementia syndrome and it is estimated that AD is involved in 70% of dementia cases. AD prevalence is high in the over 60 years old population. This elevated prevalence is associated with an increasing number of elderly people. AD is therefore a major public health concern. AD is characterized by two types of specific cerebral lesions: neurofibrillary tangles (NFT) and amyloid plaques. However, there is no consensus on the links between these two types of lesions. To date, their presence can only be evaluated by a post-mortem examination. AD being a progressive pathology, this examination cannot be used to fully characterize the dynamic processes involved in AD. In this context, the development of non invasive imaging techniques to monitor the lesions progression in vivo could be determinant in AD pathophysiology understanding. Our objective is to develop new tracers of amyloid and neurofibrillary lesions for nuclear imaging. The first part of this study was dedicated to the validatation of an AD animal model: Transgenic 3xTgAD mice. The second part of this thesis focuses on the appreciatiation of the biological comportement of several known radiotracers of AD on this animal model. In the third part of this work, we initiate the development of several new tracers of AD-specific lesions. The para-sulfonato- calixarenes and the COB compounds for amyloid plaques detection and a peptide named A93, associated to a vector for the study of neurofibrillary tangles.SAVOIE-SCD - Bib.électronique (730659901) / SudocGRENOBLE1/INP-Bib.électronique (384210012) / SudocGRENOBLE2/3-Bib.électronique (384219901) / SudocSudocFranceF

Targeting of vascular cell adhesion molecule-1 by18F-labelled nanobodies for PET/CT imaging of inflamed atherosclerotic plaques

Aims Positron emission tomography-computed tomography (PET-CT) is a highly sensitive clinical molecular imaging modality to study atherosclerotic plaque biology. Therefore, we sought to develop a new PET tracer, targeting vascular cell adhesion molecule (VCAM)-1 and validate it in a murine atherosclerotic model as a potential agent to detect atherosclerotic plaque inflammation. Methods and results The anti-VCAM-1 nanobody (Nb) (cAbVCAM-1-5) was radiolabelled with Fluorine-18 (F-18), with a radiochemical purity of >98%. In vitro cell-binding studies showed specific binding of the tracer to VCAM-1 expressing cells. In vivo PET/CT imaging of ApoE(-/-) mice fed aWestern diet or control mice was performed at 2h30 post-injection of [F-18]-FB-cAbVCAM-1-5 or F-18-control Nb. Additionally, plaque uptake in different aorta segments was evaluated ex vivo based on extent of atherosclerosis. Atherosclerotic lesions in the aortic arch of ApoE(-/-) mice, injected with [F-18]-FB-anti-VCAM-1 Nb, were successfully identified using PET/CT imaging, while background signal was observed in the control groups. These results were confirmed by ex vivo analyses where uptake of [F-18]-FB-cAbVCAM-1-5 in atherosclerotic lesions was significantly higher compared with control groups. Moreover, uptake increased with the increasing extent of atherosclerosis (Score 0: 0.68 +/- 0.10, Score 1: 1.18 +/- 0.36, Score 2: 1.49 +/- 0.37, Score 3: 1.48 +/- 0.38% ID/g, Spearman's r(2) = 0.675, P < 0.0001). High lesion-to-heart, lesion-to-blood, and lesion-to-control vessel ratios were obtained (12.4 +/- 0.4, 3.3 +/- 0.4, and 3.1 +/- 0.6, respectively). Conclusion The [F-18]-FB-anti-VCAM-1 Nb, cross-reactive for both mouse and human VCAM-1, allows non-invasive PET/CT imaging of VCAM-1 expression in atherosclerotic plaques in a murine model and may represent an attractive tool for imaging vulnerable atherosclerotic plaques in patients

Evaluation biologique de nouveaux radioligands iodés proposés comme marqueurs sélectifs des récepteurs ß1-adrénergiques myocardiques utilisables in vivo

La première partie de ce travail a pour objectif d'évaluer la faisabilité de la quantification in vivo des récepteurs ß-adrénergiques myocardiques au moyen du radioligand AMI9. AMI9 produit de bonnes images scintigraphiques cardiaques chez le chien in vivo, malheureusement, des expériences en détection externe chez le rat et chez le chien in vivo révèlent que la fixation non spécifique du radioligand représente 85% de la fixation cardiaque totale et disqualifie ce composé pour une utilisation in vivo. La seconde partie de ce travail a pour but l'évaluation biologique in vitro et in vivo de radioligands iodés originaux proposés comme marqueurs sélectifs des récepteurs ß1-adrénergiques myocardiques utilisables in vivo en technique SPECT. Sept composés iodés ont été synthétisés et évalués in vitro à partir de trois critères fondamentaux : leur lipophilie, leur affinité et leur sélectivité pour les récepteurs ß1-adrénergiques. A l'issu du criblage, les composés ABI8 et ALI2 se sont distingués et ont fait l'objet d'une caractérisation biologique in vitro et in vivo complète. Sur cardiomyocytes de rats nouveau-nés, ABI8 et ALI2 présentent une haute affinité et une forte sélectivité pour les récepteurs ß1-adrénergiques. ABI8 et ALI2 ne se fixent pas aux récepteurs muscariniques mais possèdent une légère affinité pour les récepteurs a-adrénergiques. Sur cœur isolé et perfusé de rat ABI8 et ALI2 présentent des pouvoirs antagonistes purs équivalents à ceux du propranolol, et de l'aténolol. Les études de biodistribution chez la souris ainsi que les expériences d'imagerie SPECT chez le chien montrent que ABI8 et ALI2 possèdent des caractéristiques in vivo très intéressantes. Malheureusement, des expériences de prétraitement et de coinjection chez la souris et chez le rat in vivo révèlent que la fixation non spécifique de ABI8 et ALI2 représente 80 et 70% de la fixation totale et disqualifie ces composés pour une utilisation in vivo.GRENOBLE1-BU Médecine pharm. (385162101) / SudocSudocFranceF

Scintigraphie au 123-I-FP-CIT (validation d'une méthode de traitement des images et application en pratique clinique)

MONTPELLIER-BU Médecine UPM (341722108) / SudocPARIS-BIUM (751062103) / SudocMONTPELLIER-BU Médecine (341722104) / SudocSudocFranceF

Nouveaux radiotraceurs peptidiques pour l'imagerie nucléaire (radiomarquage, évaluations physico-chimiques et pharmacologiques )

Au cours de la dernière décennie, les radiotraceurs peptidiques sont devenus importants en Médecine Nucléaire pour le diagnostic et/ou la thérapie. Le développement de ces radiopharmaceutiques nécessite la recherche de nouveaux vecteurs spécifiques mais aussi leur évaluation physico-chimique et pharmacologique après radiomarquage. Ces travaux concernent la mise au point et l'optimisation du radiomarquage au technetium-99m, à l'indium-111 et à l'iode-125 de nouveaux radiotraceurs peptidiques, destinés à l'imagerie in vivo de deux processus pathologiques: la néoangiogenèse tumorale et la plaque d'athérome vulnérable, et au suivi de la thérapie d'une maladie autoimmune : le lupus érythémateux disséminé. Le radiomarquage au technétium a été effectué par l'intermédiaire d'un petit synthon tricarbonyle (Isolink), l'indium a été fixé par une macromolécule DOTA et la radioiodation a été réalisée par substitution électrophile. Les paramètres de chaque réaction ont été définis afin que la réaction de marquage présente un haut rendement et une haute activité spécifique. Les réactions sont rapides et reproductibles et la mise en forme compatible avec une utilisation in vivo. Les propriétés physico chimiques et pharmacologiques (Iipophilie, stabilité de marquage in vitro et in vivo, fixation protéique, métabolisation et biodistribution) ont été mesurées. Ces études ont permis de sélectionner les radioligands présentant les meilleurs critères pour une utilisation in vivo en imagerie.During the past decade, radiolabeled peptides have emerged as an important class of radiopharmaceuticals for diagnosis and therapy in nuclear medicine. The concept of using radiolabeled peptides in vivo stimulates a large body of research for new peptidic vectors but also for radiochemical and radiopharmaceutical evaluations of these peptides after labeling. We studied and optimized the 99m-technetium, 125-iodine and 111-indium radiolabeling of a serie of peptides in order to allow the in vivo use of these tracers for imaging studies of three pathologies: tumoral angiogenesis, atherosclerosis and systemic lupus erythematosus. The radiolabeling with technetium was carried out using a tricarbonyle agent (lsoLink) and Indium was linked by DOTA macromolecule. Radioiodination was realized by electrophilic substitution. The reaction parameters were defined so that the labeling reaction presents a high radiochemical purity (>95%) and a high specifie activity. The reactions were fast and reproducible. Various physicochemical and pharmacokinetic properties (Iipophily, stability of labeling in vitro and in vivo, non-specifie fixation, metabolization and organ biodistribution of peptides) were studied. These results permitted to select the best peptide for in vivo imaging.GRENOBLE1-BU Sciences (384212103) / SudocSudocFranceF

Mesure de la fraction d'éjection, des volumes et de la cinétique pariétale du ventricule gauche à l'aide de la scintigraphie au thallium et du logiciel QGS (validation par rapport à la ventriculographie radiologique et à l'échocardiographie 2D.)

GRENOBLE1-BU Médecine pharm. (385162101) / SudocPARIS-BIUM (751062103) / SudocSudocFranceF

Développement d'un simulateur de tomographes à émission de positions

La tomographie à émission de positons (TEP) est une technique d'imagerie fonctionnelle. Grâce au développement du FDG et grâce à ses très bonnes sensibilité et résolution comparée aux gamma-caméras, la TEP s'est imposée en France et partout dans le monde comme un moyen d'investigation privilégié pour l'oncologie. C'est dans ce contexte que le LETI a souhaité reprendre son activité en TEP corps entier en lançant une phase de recherche concernant le développement de nouveaux matériaux de détection performants à l'énergie de référence du TEP. A cause des coûts associés au montage de prototypes, une phase de simulation a été décidée afin de fournir un outil qui permette de comparer les performances de différentes machines. Ce manuscrit présente l'ensemble des travaux réalisés avec logiciel de simulation, SimSET. La partie principale du travail de thèse a consisté en une étape de validation à partir de données obtenues avec d'autres simulateurs et sur les tomographes SIEMENS HR+ et ACCEL.The positron emission tomography (PET) is a functional imaging modality. Due to the development of the FDG and due to its good sensitivity and its good resolution compared with gamma-cameras, PET is widely used in oncology in France and over the world. In this context, LETI has restarted its activity in whole body PET and it has launched a research study concerning new detection materials efficient at PET energy. Because of the cost of prototypes, a simulation step has been decided to provide a tool to compare performances of different devices. This thesis book shows the works around the simulation software, SimSET. The main part of this work is the validation step from data obtained with others simulation softwares and from two physical tomographs.GRENOBLE1-BU Médecine pharm. (385162101) / SudocPARIS-BIUP (751062107) / SudocSudocFranceF

Médecine nucléaire et maladie coronarienne (évaluation de traceurs de la perfusion myocardique et de la plaque d'athérome vulnérable)

LA MALADIE CORONARIENNE REPRESENTE L UNE DES PREMIERES CAUSES DE MORTALITE DANS LE MONDE. LA MEDECINE NUCLEAIRE CONSTITUE LA PRINCIPALE MODALITE D IMAGERIE POUR LE DIAGNOSTIC ET LA PRISE EN CHARGE DE CETTE PATHOLOGIE. PERFUSION : ACTUELLEMENT, LES RADIOTRACEURS UTILISES EN PRATIQUE CLINIQUE SONT DES TRACEURS DE LA PERFUSION MYOCARDIQUE. LE THALLIUM-201, TRACEUR DE REFERENCE, PRESENTE UNE DOSIMETRIE ELEVEE. 99mTcN-NOET A ETE PROPOSE POUR SON REMPLACEMENT. CONTRAIREMENT AUX RESULTATS PRECEDEMMENT OBTENUS IN VITRO SUR DES CARDIOMYOCYTES, LE VERAPAMIL, UN INHIBITEUR CALCIQUE, N INHIBE PAS LA FIXATION MYOCARDIQUE DE 99mTcN-NOET IN VIVO CHEZ LE CHIEN. CE RESULTAT EST EN ACCORD AVEC L HYPOTHESE D UNE FIXATION ENDOTHELIALE DE CE TRACEUR. D AUTRE PART, LES ETUDES INDIQUENT QU EN TANT QUE TRACEUR PUR DU DEBIT, 99MTCN-NOET PEUT ETRE UTILISE POUR APPRECIER LA VIABILITE TISSULAIRE MYOCARDIQUE SUR UN MODELE D INFARCTUS CHRONIQUE DU MYOCARDE CHEZ LE RAT. ATHEROME : LA RUPTURE D UNE PLAQUE D ATHEROME VULNERABLE EST L EVENEMENT RESPONSABLE DE LA MAJORITE DES ACCIDENTS CORONARIENS. LA SECONDE PARTIE DE CETTE THESE PORTE SUR L EVALUATION DE NOUVEAUX RADIOTRACEURS POTENTIELS DE CES PLAQUES SUR UN MODELE EXPERIMENTAL DE LAPIN GENETIQUEMENT HYPERCHOLESTEROLEMIQUE. LES 4 TRACEURS EVALUES (B2702(R), B2702-I, B2702-TC ET TC-RAFT-B2702) SONT DERIVES D UN PEPTIDE ISSU D UNE MOLECULE DE CMH-I DECRIT POUR LIER VCAM-1, UNE MOLECULE D ADHESION EXPRIMEE AU NIVEAU DES PLAQUES VULNERABLES. LES ETUDES AUTORADIOGRAPHIQUES INDIQUENT QUE LES 4 TRACEURS S ACCUMULENT DANS LES PLAQUES D ATHEROME EXPRIMANT VCAM-1 ET QUE C EST I-B2702 QUI PRESENTE LE MEILLEUR RAPPORT DE FIXATION PLAQUE/REGION SAINE.GRENOBLE1-BU Sciences (384212103) / SudocSudocFranceF

Equivocal usefulness of FDG for the noninvasive imaging of abdominal aortic aneurysms

International audienc