Glioblastome: Exemple d’un cas clinique d’application de la Spectroscopie par Résonance Magnétique in vivo Olivier Varennes Master 2 Interaction Moléculaire et Recherche Thérapeutique 5ème année de Pharmacie Service de neuroradiologie – CHU Amiens BIOPI EA 3900 (Encadré par Mme Fliniaux Ophélie) – CHU Amiens (Encadré par M. Constans Jean-Marc)

Introduction L’IRM et SRM, qu’est-ce? Le principe physique de base IRM Une seule technique physique, des résultats différents Possibilité de réaliser des spectres en routine Le principe physique de base Mesures de signaux RM de certains noyaux (1H, 13C, 31P…) en réponse à un pulse RF Noyaux de spin non nul: petits aimants IRM Lésion IRM: molécules d’eau plus mobiles et plus libres que dans tissu sain (œdème…) Tissus qui souffrent ou sont morts Cas extrêmes SRM Exploration biochimique et métabolomique in vivo Profil spécifique d’une pathologie Figure 1: Exemple d’imagerie par résonance magnétique Figure 2: Exemple de spectro-IRM

Glioblastome: éléments clés Définition Tumeur astrocytaire maligne Astrocyte: cellule gliale étoilée Support, protection des neurones Communication: Ca++, neurotransmetteurs Plasticité neuronale Grade IV selon la classification de l'OMS Néo vascularisation, nécrose, évolution rapidement péjorative Localisation Substance blanche sous corticale Atteinte bilatérale avec envahissement des corps calleux Figure 3: astrocytes, neurones, NMDA, AMPA 1 1Rogawski, M. « Astrocytes get in the act in epilepsy ». Nature Medicine 11, no 9 (septembre 2005)

Épidémiologie Adulte Tumeur cérébrale la plus fréquente 3 12 à 15% des tumeurs cérébrales Déclaration entre 45 et 70 ans Sexe ratio H/F: 1,3 – 1,8 Incidence Variable selon la localisation géographique Incidence en augmentation ces 30 dernières années 2 Vieillissement? Amélioration des conditions diagnostiques? 2 Figure 4: Incidence des glioblastomes en fonction de l’âge 2Baldi, I. et al.« Épidémiologie des glioblastomes ». Neurochirurgie 56, no 6 (décembre 2010): 433‑440. 3Chargari, C et al. « Treatment of elderly patients with glioblastoma: From clinical evidence to molecular highlights ». Cancer Treatment Reviews 38, no 8 (décembre 2012): 988‑995.

Grade IV (ou glioblastome ; 60 % des gliomes) Histoire naturelle Développement très rapide Glioblastome I: symptôme <3 mois Glioblastome II (transformation d’un astrocytome de bas grade): plus lent Symptomatologie Fonction de la localisation Céphalées Epilepsies: 1/3 des cas Hypertension Intracrânienne Modification cognitive Pronostic Tumeur agressive: survie moyenne 9 à 15 mois 3 à 5% de survie à 5 ans Figure 5: TDM sans et après injection iodée. A. TDM sans injection. B. TDM après injection. Tumeur Traitement Pronostic Grade IV (ou glioblastome ; 60 % des gliomes) Chirurgie + radiothérapie focale + chimiothérapie par témozolomide concomitant et adjuvant 9–15 mois Lésion intracérébrale infiltrante temporo-occipitale droite, mal limitée, spontanément hypodense. Après injection, rehaussement annulaire irrégulier et épais. Nécrose centrale, œdème péri-lésionnel et effet de masse important sur le carrefour ventriculaire droit dévié en avant (déplacement de la calcification du plexus choroïde) et partiellement effacé Tableau 2: Traitement et pronostic des glioblastomes.

Cas clinique Anamnèse Imagerie Monsieur L. 44 ans Admission aux urgences le 11/02 Céphalées chroniques modérées Modification du comportement Attitude euphorique Logorrhée Imagerie 12/02: Scanner et IRM: tumeur temporo-occipitale droite avec envahissement Suspicion de lésion gliale de haut grade (glioblastome) Figure 6 : IRM séquence 3d T1 en coupe transverse

Cas clinique Prise en charge Exérèse Âge jeune Neurochir: Décision d’exérèse partielle de la lésion Protocole de radiochimiothérapie STUPP Exérèse Le 17/02/2014 Pas de complication post-opératoire IRM de contrôle: 60-70% exérèse partielle Reste partie profonde et partie occipitale Figure 7 : IRM de contrôle post-exérèse: séquence T2 coupe coronale

Protocole STUPP Radiothérapie + TEMODAL per os 4 Anti-émétique ZOPHREN: 8 mg 30 mn à 1h avant TEMODAL. A jeun (1 à 2h d’un repas) Surveillance NFS, plaquette en contrôle hebdomadaire. Validation par un oncologue médical A l’arrêt de la radiothérapie Un mois après: reprise du TEMODAL en monothérapie. (J1 = J28 : 150mg/m2/J) Radiothérapie + TEMODAL per os 4 Pendant la radiothérapie TEMODAL per os 7j/7 pendant toute la durée de la radiothérapie (6 semaines) à prendre 1h à 1h30 avant la séance de radiothérapie A prendre à distance des repas (1h30 d’intervalle) TEMODAL=témozolomide Agent alkylant qui entraîne des alkylations sur l’ADN. Zophren = Ondansétron (antagoniste 5-HT) Figure 8 : protocole STUPP radiothérapie + témodal 4 4Radiotherapy plus Concomitant and Adjuvant Temozolomide for Glioblastoma STUPP and al. N Engl J Med 2005; 352:987-996 March 10, 2005

Spectro-IRM de contrôle post-opératoire Compte-rendu Exérèse de 60 à 70% de la tumeur Prise de contraste en périphérie de la tumeur Ratio cho/cr élevé Quantités de lactates importantes Conclusion: exérèse incomplète, prolifération importante et phospholipides de nécrose Cho Lac mI NAA Cr Cr Glx Lipides NAA Lac Figure 10 : Spectro-IRM monovoxel en TE 35 ms Figure 10 bis : Spectro-IRM monovoxel en TE 144 ms

Métabolites observables en spectro-IRM Métabolites observés NAA: quantitatif de souffrance neuronale Créatine/phosphocréatine (Cr/PCr): métabolisme énergétique Choline (Cho) et phosphocholine : souffrance membranaire. Glutamate (Glu) et la glutamine: neurotransmetteur d’excitation Myo-inositol (mI): souffrance gliale Le VOI (en SRM localisée) est en général un cube d’une dizaine de millilitres ou moins. Ce voxel d’où provient le signal enregistré est sélectionné en général par des combinaisons de gradients de champ magnétique et d’impulsions RF similaires à ceux utilisés en IRM. Le signal qui pourrait provenir de l’extérieur de ce cube est annulé, ce qui assure en fait une sélectivité anatomique tridimensionnelle de l’origine des métabolites.

Technique de la Spectro-IRM Méthodologie Métabolites observables de l’ordre du mmol/L Examen qui suit une imagerie IRM Techniques de spectrométrie Monovoxel SRM localisée Volume d’intérêt petit et unique Multivoxel Imagerie métabolique par spectrométrie Enregistrement simultané de signaux provenant de plusieurs signaux élémentaires Figure 12 : Localisation du VOI spectrométrique à partir d’une IRM. Le VOI (en SRM localisée) est en général un cube d’une dizaine de millilitres ou moins. Ce voxel d’où provient le signal enregistré est sélectionné en général par des combinaisons de gradients de champ magnétique et d’impulsions RF similaires à ceux utilisés en IRM. Le signal qui pourrait provenir de l’extérieur de ce cube est annulé, ce qui assure en fait une sélectivité anatomique tridimensionnelle de l’origine des métabolites. Figures 11 : Intérêt de la spectro-IRM Figure 12 bis : Utilisation d’une technique multivoxel

Glioblastomes et Imagerie Lésion intracérébrale infiltrante temporo-occipitale droite, mal limitée, spontanément hypodense. Après injection, rehaussement annulaire irrégulier et épais. Nécrose centrale, œdème péri-lésionnel et effet de masse important sur le carrefour ventriculaire droit dévié en avant (déplacement de la calcification du plexus choroïde) et partiellement effacé Figure 14: Glioblastome en IRM conventionnelle Masse de signal hétérogène • hypo T1 • hyper T2 • FLAIR Prise de contraste hétérogène Figure 15 : Glioblastome en IRM de diffusion Permet d’évaluer le mouvement aléatoire des molécules d‘eau Intracellulaire et extracellulaire Perte de signal proportionnelle à l’intensité (ADC) des mouvements

Etude comparative in vivo et in vitro de profils métabolomiques sur des échantillons de LCR et de séra, chez des patients atteints de SEP ou d’hydrocéphalie Olivier Varennes Master 2 Interaction Moléculaire et Recherche Thérapeutique 5ème année de Pharmacie Service de neuroradiologie – CHU Amiens BIOPI EA 3900 (Encadré par Mme Fliniaux Ophélie) – CHU Amiens (Encadré par M. Constans Jean-Marc)

2 populations de travail Hydrocéphalie LCR: Ponction Lombaire thérapeutique SEP Intérêt du LCR: aide diagnostic La variation de sa composition: reflet de processus biologiques du cerveau.5 5Romeo et al. CSF proteome: a protein repository for potential biomarker identification. Expert Rev. Proteomics. 2005 Jan;2(1):57-70.

1 Objectif principal Etude de relations de mesures de métabolites in vivo et vitro de LCR chez des patients atteints de SEP ou d’hydrocéphalie Utilisation de la RMN 1H et SRM in vivo Echantillons: LCR Laboratoire BIOPI / Plate-forme analytique RMN Service de neuroradiologie, CHU Amiens Nord – IRM Recherche Institut Faire Faces Etude de relation de mesures de métabolites

2 Objectif secondaire Etude comparative in vitro de LCR et sérums appariés chez des témoins « sains » et des patients atteints de SEP ou d’hydrocéphalie Utilisation de la RMN 1H Echantillons: LCR/Sérum Laboratoire BIOPI / Plate-forme analytique RMN

Acquisition in vitro Acquisition in vivo Résultats attendus Comparaison Méthodes Etude de relations et Comparaison Métabolites Acquisition in vivo Métabolites Référence Delta NAA Stefano et al. Brain. 1998 - Myo-inositol Forster et al. NMR Biomedicine 2011 Creatine Kirov et al.Neurology 2012 + Choline Idem Lactate Simone, et al. 1996 Ex. de variation de métabolites dans la SEP Haut: Wishart et al. The human cerebrospinal fluid metabolome. J. Chromatogr. 2008;15;871(2):164-73 Milieu: De Stefano et al. Axonal Damage Correlates with Disability in Patients with Relapsing-Remitting Multiple Sclerosis. Results of a Longitudinal Magnetic Resonance Spectroscopy Study. Brain. 1998;1469–77 Bas: Kirov et al. Serial Proton MR Spectroscopy of Gray and White Matter in Relapsing-Remitting MS. Neurology. 2012;39–46

Résultats partiels Exemple de spectres RMN LCR hydrocéphale - identification Acétone Zone des sucres (Glucose – Fructose) Créatinine Lactate Créatine Glutamine Acéto-acétate

Merci de votre attention… Et excellente journée! Olivier Varennes