Imagerie fonctionnelle intraopératoire naviguée pour l

ANNÉE 2016
THÈSE / UNIVERSITÉ DE RENNES 1
sous le sceau de l’Université Bretagne Loire
pour le grade de
DOCTEUR DE L’UNIVERSITÉ DE RENNES 1
Mention : Génie Biologique et Médical
Ecole doctorale VAS
présentée par
Frédéric Monge
Préparée à l’unité de recherche LTSI INSERM UMR 1099
Laboratoire du Traitement du Signal et de l’Image
Science de la vie et de l’environnement
Imagerie
fonctionnelle
peropératoire
naviguée pour
l’optimisation de la
chirurgie des
tumeurs cérébrales
Thèse soutenue à Rennes
le 2 Décembre 2016
devant le jury composé de :
Maximilien VERMANDEL
MCU-PH, Université de Lille / rapporteur
Dimitris VISVIKIS
DR INSERM, Université de Brest / rapporteur
Christine CAVARRO-MENARD
MCU, Université d’Angers / examinateur
Florence LEJEUNE
PU-PH, Université de Rennes 1 / examinateur
Laurent RIFFAUD
PU-PH, Université de Rennes 1 / examinateur
Pierre JANNIN
DR INSERM, Université de Rennes 1 / directeur de
thèse

i
Remerciements
Je tiens tout d’abord à remercier Madame Florence Lejeune pour avoir accepté
de présider mon jury de thèse. Je remercie Messieurs Maximilien Vermandel et Di-
mitris Visvikis pour avoir accepté de rapporter le travail de cette thèse et d’avoir
contribué à l’amélioration de ce manuscrit grâce à leurs remarques constructives. Je
remercie également Madame Christine Cavarro-Menard et Monsieur Laurent Rif-
faud d’avoir accepté d’examiner cette thèse.
Je remercie particulièrement mon directeur de thèse, Monsieur Pierre Jannin
pour son aide précieuse, ses conseils avisés et son soutien tout au long de ce projet.
Je le remercie de m’avoir accordé sa confiance pour mener à bien cette thèse qui
s’est avérée complexe, mais passionnante. Je remercie également Monsieur Xavier
Morandi et l’ensemble du service de neurochirurgie du CHU de Rennes pour leur
sympathie et leur expertise. Mes différentes venues dans le bloc opératoire m’ont
beaucoup apporté.
Je remercie Campus France et l’Université de Rennes 1 qui m’ont permis d’effec-
tuer plusieurs séjours à l’étranger, ayant abouti à des collaborations et des discus-
sions pertinentes dans le cadre de cette thèse. Aussi, je tiens également à remercier
la Ligue Contre le Cancer pour son financement ayant permis l’achat de matériel.
Je remercie l’ensemble de l’équipe MediCIS pour sa bonne humeur, ses conseils
scientifiques et nos différents échanges plus ou moins professionnels, partagés autour
d’un bon (gros) café, d’une partie de Tarot et de délires autour du Joueur du Gre-
nier, Kaamelott et Golden Moustache. Je remercie mes collègues et amis Noémie,
Yulong, Olga, Fabien et David qui m’ont soutenu durant cette thèse. Je tiens égale-
ment à saluer la nouvelle équipe avec qui j’ai crée, durant les derniers mois d’écriture
et de préparation de soutenance, de forts liens. Bisous à Javier, Marie-Stéphanie,
Guillaume et Chantal.
Une pensée particulière pour ma famille et mes proches, pour leurs encourage-
ments et leur soutien. Je tiens à saluer et à remercier profondément mon grand-père,
André, qui m’a transmis sa passion de la science, avec qui j’aurais souhaité partagé
cette étape de ma vie.
Enfin, je tiens à remercier Agneta, celle qui partage ma vie depuis le tout début
de cette thèse. Je la remercie d’avoir supporté un éternel étudiant semi-nihiliste
durant la période douloureuse de la réaction. Son caractère et sa détermination
m’ont aidé tout au long de ces années de thèse à surmonter les nombreux obstacles
de ce projet. Du fond du coeur, merci.

ii
"Mundi placet et spiritus minima", ça n’a aucun sens mais on pourrait très bien
imaginer une traduction du type : "Le roseau plie, mais ne cède... qu’en cas de pé-
pin" ce qui ne veut rien dire non plus. Le Roi Loth (François Rollin), Kaamelott,
Livre VI, Lacrimosa, écrit par Alexandre Astier.
"La persévérance, c’est une qualité ! Même quand on est con." Frédéric Molas
(JDG), Jurassic Park.
I want to thank Google, Wikipedia, and whoever the hell invented copy and
paste. Thank you.

Table des matières
1 Introduction 1
1.1 Neurochirurgie et cancer ......................... 1
1.2 Objectifs du projet de thèse ....................... 1
1.3 Organisation du manuscrit ........................ 2
2 Contexte médical et technique 7
2.1 Les gliomes ................................ 7
2.1.1 Epidémiologie ........................... 7
2.1.2 Neuropathologie ......................... 8
2.1.3 Sémiologie ............................. 9
2.1.4 Modalités de diagnostic ..................... 9
2.1.5 Classification et traitements associés .............. 12
2.2 L’influence de la chirurgie sur le pronostic ............... 14
2.2.1 L’étendue de l’exérèse (EDE) .................. 14
2.2.2 Quantification de l’EDE ..................... 15
2.2.3 Impact de l’EDE dans les gliomes de bas grade ........ 17
2.3 Imageries peropératoires d’aide à l’exérèse ............... 18
2.3.1 Imagerie par fluorescence .................... 18
2.3.2 IRM peropératoire ........................ 21
2.3.3 Echographie ............................ 25
2.3.4 Discussion ............................. 29
3 Imagerie fonctionnelle peropératoire par sonde nucléaire naviguée 31
3.1 La médecine nucléaire .......................... 31
3.1.1 Définition ............................. 31
3.1.2 Radiotraceurs ........................... 32
3.1.3 Neuro-oncologie .......................... 35
3.1.4 Imagerie TEP ........................... 40
3.2 L’imagerie surfacique de positons .................... 46
3.2.1 Introduction ............................ 46
3.2.2 Sonde nucléaire type bêta .................... 46
3.2.3 De la mesure des positons à l’imagerie ............. 47
3.2.4 Principe de fonctionnement ................... 53
3.2.5 Reconstruction par modèles d’acquisition ........... 57
3.3 Discussion ................................. 60
3.3.1 Objectif : proposition de l’ISP en neurochirurgie ....... 61
3.3.2 Limites de l’ISP ......................... 62