Methot_Vincent_Msc_2016.pdf (2.993Mb)

Université de Sherbrooke
Imagerie par résonance magnétique fonctionnelle du rat à 7T
Par
Vincent Méthot
Programmes de Sciences des radiations et imagerie biomédicale
Mémoire présenté à la Faculté de médecine et des sciences de la santé
en vue de l’obtention du grade de maître ès sciences (M. Sc.)
en Sciences des radiations et imagerie biomédicale
Sherbrooke, Québec, Canada
Février, 2016
Membres du jury d’évaluation
Pr. Kevin Whittingstall, Directeur de recherche, Département de radiologie diagnostique
Pr. Maxime Descoteaux, Co-directeur de recherche, Département d’informatique
Pr. Benoit Paquette, Co-directeur de recherche, Médecine nucléraire et radiobiologie
Pr. Martin Lepage, Évaluateur interne au programme, Médecine nucléaire et
radiobiologie
Pr. Guillaume Léonard, Évaluateur externe au programme, École de réadaptation
c
Vincent Méthot, 2016

ii

RÉSUMÉ
Imagerie par résonance magnétique fonctionnelle du rat à 7T
Par
Vincent Méthot
Programmes de Sciences des radiations et imagerie biomédicale
Mémoire présenté à la Faculté de médecine et des sciences de la santé en vue de
l’obtention du diplôme de maître ès sciences (M. Sc.) en Sciences des radiations et
imagerie biomédicale, Faculté de médecine et des sciences de la santé, Université de
Sherbrooke, Sherbrooke, Québec, Canada, J1H 5N4
Des métastases cérébrales vont se développer chez 10 à 30% des patients atteints de cancer.
La radiothérapie fait partie des possibilités de traitement, et ceci même si les dommages
induits au cerveau par des rayonnements ionisants sont potentiellement importants. Nous
proposons l’utilisation de l’Imagerie par Résonance Magnétique fonctionnelle (IRMf) sur
le rat pour mieux comprendre ces effets. Ce mémoire traite de la mise en place d’un tel
protocole d’IRMf. Les principaux points abordés sont la préparation de l’animal, les dif-
férentes insultes et stimulations sensorielles possibles ainsi que la méthode d’acquisition.
Notre protocole d’insulte hyperoxique permet de déceler des dommages physiques d’ori-
gine vasculaire suite à une intense irradiation dans le cerveau du rat. Toutefois, la même
procédure associée à une stimulation mécanique de la patte arrière de l’animal n’amène
pas de changement observable à l’IRMf sur un sujet sain. Malgré tout, ce type de stimula-
tion induit une réponse respiratoire, même sous anesthésie d’isoflurane. Une telle méthode
n’est donc pas adéquate à l’étude d’animaux anesthésiés, surtout ceux dont la réponse céré-
brale pourra avoir été réduite par une irradiation. Quelques améliorations et modifications
du protocole seraient possiblement à même de permettre une mesure reproductible de la
réponse d’IRMf à une stimulation sensorielle.
Le présent mémoire décrit les tentatives de mise en place d’une stimulation sensorielle
donnant lieu à une activation IRMf reproductible et localisée. De plus, un protocole de
traitement d’image adapté au petit animal ainsi qu’une implémentation de la méthode
keyhole ont été mis en place. L’insulte hyperoxique et ses effets sur le cerveau de rat ont
été explorés plus en détail.
Mots-clés: IRMf, rat, radiothérapie, hyperoxie, stimulation tactile, keyhole

iv
TABLE DES MATIÈRES
Résumé iii
Table des matières iv
Liste des figures vi
Liste des tableaux vii
1 Introduction 1
1.1 Mise en contexte: les métastases cérébrales ................ 1
1.2 L’IRMf comme outil de mesure ....................... 2
1.3 Principes de résonance magnétique nucléaire ............... 4
1.3.1 Matériel nécessaire à la réalisation d’une expérience d’IRM . . . 4
1.3.2 Déroulement d’une expérience d’IRM ............... 5
1.3.3 Types d’acquisition ......................... 10
1.4 Recherche préclinique ........................... 11
1.4.1 Modèle du rat . . . ......................... 11
1.4.2 Anesthésie ............................. 12
1.4.3 Stimulations dans les écrits scientifiques .............. 13
1.5 Objectifs ................................... 15
1.6 Plan du mémoire .............................. 15
2 Procédure expérimentale 17
2.1 Matériel ................................... 17
2.1.1 IRM 7T............................... 17
2.1.2 Antennes .............................. 17
2.1.3 Animaux .............................. 18
2.2 Méthodes .................................. 18
2.2.1 Préparation de l’animal ....................... 18
2.3 Analyse informatique ............................ 19
2.3.1 Analyse de base ........................... 20
2.3.2 Débruitage ............................. 21
2.3.3 Seuillage et regroupement ..................... 22
2.3.4 Comparaison de groupes ...................... 22
3 Insultes de gaz 24
3.1 Hypercapnie ................................. 24
3.2 Hyperoxie .................................. 25