Instrumentation et méthodologies pour les études cérébrales in vivo sur modèles animaux : mesure cinétiques de radiotraceurs et imageries optiques en champ large. - Imagerie et Modélisation en Neurobiologie et Cancérologie Accéder directement au contenu
Hdr Année : 2012

Habilitation à Diriger des Recherches

Instrumentation et méthodologies pour les études cérébrales in vivo sur modèles animaux : mesure cinétiques de radiotraceurs et imageries optiques en champ large.

Résumé

Résumé : Les recherches que j’ai menées se sont successivement organisées selon deux thématiques avec comme fil directeur l’interface entre l’instrumentation et les neurosciences. Dans une première phase j’ai participé au développement et à la mise en œuvre d’une sonde radiosensible béta pour les études pharmacocinétiques in vivo à l’aide de traceurs radio marqués. La sonde intracérébrale (SIC) est née de la collaboration de radio-pharmaciens et neurobiologistes des centres de Tomographie par Emission de Positrons (TEP) de Lyon et d’Orsay et d’instrumentalistes du groupe Interface Physique Biologie de l’institut de Physique Nucléaire d’Orsay. Les atouts majeurs de SIC dans son positionnement comme alternative aux micro-tomographes, sont : (i) la résolution temporelle, (ii) la facilité de couplage avec d’autres modalités d’imagerie comme l’IRM et (iii) la souplesse d’utilisation et d’intégration de l’instrument pour les laboratoires de Neurosciences. Après avoir établit la faisabilité et les caractéristiques physiques du dispositif par simulations Monte Carlo, j’ai développé ce détecteur durant ma thèse et jusqu’en 2005. Pour son application en Neurobiologie, deux thématiques de recherche ont été poursuivies dans le cadre de collaborations: (i) les études pharmacocinétique des traceurs du système dopaminergiques et sérotoninergiques et plus particulièrement les études de marquage compétitif ; (ii) l’étude du métabolisme du glucose lors d’une activation cérébrale ou sur un modèle de pathologie. Parallèlement à ces travaux, j’ai participé à plusieurs avancées méthodologiques autour de la sonde : son association avec l’imagerie IRM, son utilisation pour la mesure cinétique de la radioactivité dans la circulation sanguine. Avec la création en 2006 du laboratoire interdisciplinaire « Imagerie et Modélisation en Neurobiologie et Cancérologie » avec en son sein un groupe de neurobiologistes, j’ai réorienté mes recherches vers des travaux d’interface plus intégrés avec pour finalité l’étude du métabolisme énergétique cérébral. Du point de vue instrumental, le constat de leur excellente résolution spatio-temporelle pour les études in vivo de l’activation cérébrale à l’échelle des structures fonctionnelles m’a conduit à privilégier les approches optiques. Nous avons développé successivement l’imagerie de réflectance, l’imagerie d’autofluorescence et l’imagerie du contraste laser speckle qui permettent la cartographie en deux dimensions de paramètres métaboliques complémentaires. Instrumentalement, ces techniques reposent sur la synchronisation d’un microscope en champ large, d’une ou plusieurs caméras CCD, d’une source d’illumination à balayage spectral rapide, d’une diode laser modulée, des filtres interférentiels associés et du dispositif de stimulation sensorielle. Le travail instrumental et méthodologique a consisté à construire les dispositifs d’imagerie mais également à comprendre et quantifier par simulation Monte Carlo les effets de la diffusion et de l’absorption de la lumière dans les tissus sur la formation des cartes d’activation. Les trois modalités développées successivement au cours de deux thèses menées entre 2006 et 2012 ont permis d’obtenir chez le rongeur anesthésié des données originales lors d’une stimulation sensorielle du bulbe olfactif chez le rongeur. Je conclurai en présentant les perspectives de ces travaux en particulier, la combinaison des techniques de cartographie en champ large et des techniques d’imagerie optique à la résolution cellulaire.
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Citer

Frederic Pain. Instrumentation et méthodologies pour les études cérébrales in vivo sur modèles animaux : mesure cinétiques de radiotraceurs et imageries optiques en champ large.. Optique / photonique. Université Paris Sud, 2012. ⟨tel-01316112⟩
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