Connaître le principe de l’imagerie CEST et de sa variante APTw-CEST ; Décrire les techniques d’acquisition IRM et de post-traitement d’images APTw-CEST ; Présenter des applications et des résultats obtenus en oncologie avec la technique APTw-CEST.

La technique APT-CEST génère un contraste dépendant de la concentration des groupements amides des protéines et des polypeptides. La technique APT-CEST est une imagerie moléculaire acquise avec la résolution de l’IRM morphologique. La technique APT-CEST a été appliquée en clinique dans le domaine de l’oncologie pour différents types de tumeurs : cerveau, ORL, sein, prostate.

Le contraste de l’IRM clinique repose principalement sur les temps de relaxation T1 et T2 des protons d’hydrogène de l’eau et des lipides des différents tissus du corps humain. La recherche de nouveaux contrastes a pour but d’obtenir des informations supplémentaires sur les caractéristiques physiologiques et pathologiques du corps, et de permettre un diagnostic plus précis ainsi que de meilleures orientations thérapeutiques (Wu et al., EJNMMI Phys, 2016). En oncologie, les applications peuvent porter sur le dépistage, la caractérisation tumorale, l’évaluation de la réponse tumorale au traitement. La spectroscopie RMN in vivo permet d’obtenir des données biochimiques à partir de petits métabolites (concentration, cinétique enzymatique) et de paramètres physiologiques (pH intracellulaire, état énergétique, etc.) (Zaiss et al Phys. Med. Biol, 2013). Cependant, cette méthode est limitée en sensibilité en raison de la faible concentration des molécules in vivo, nécessitant une taille de voxel élevée et des temps d’acquisition longs. Les techniques IRM CEST (‘Chemical Exchange Saturation Transfer’) offrent la possibilité d’améliorer la sensibilité en utilisant la détection indirecte de certains métabolites via les protons de l’eau. Elles génèrent des contrastes basés sur le transfert de saturation des protons échangeables de groupes moléculaires vers les molécules d’eau. Les contrastes sont obtenus à la résolution spatiale élevée de l’IRM des protons de l’eau mais dépendent de la présence de molécules à des concentrations millimolaires (Van Zijl et al., NeuroImage, 2018). Aujourd’hui, la modalité d’IRM CEST la plus adaptée pour une utilisation clinique est la technique APTw-CEST (‘Amide Proton Transfer Weighted CEST’). Celle-ci est basée sur l’échange chimique entre les protons amides d’acides aminés de polypeptides et de protéines avec les protons de l’eau (vitesse d’échange de l’ordre de 30 s-1), la fréquence de résonance des protons amides se trouvant à +3,5 ppm par rapport à celle des protons de l’eau. L’effet CEST varie avec la concentration des protons mobiles et le pH. Or, dans les tumeurs, la concentration en protéines et ainsi que le pH présentent des différences par rapport aux tissus normaux environnants et varient selon les caractéristiques tumorales ou sous l’effet des traitements (Ray et al., Cancer Res, 2019). Plusieurs études ont donc exploré le potentiel d’imagerie APTw-CEST pour le diagnostic clinique (Dou et al., Quant. Imaging Med. Surg, 2019; Jones, Pollard and Pagel, J. Magn. Reson. Imaging, 2018). Elles ont montré que le contraste APTw-CEST pouvait être mis en relation avec le grade tumoral, la récidive ou la présence de régions nécrotiques. Aujourd’hui, les principales applications ciblent la neuro-oncologie. L’APTw-CEST permettrait notamment de différentier les tumeurs cérébrales bénignes et malignes et d’évaluer leur réponse aux traitements (Koike et al., Diagnostics, 2023). Cependant, la faisabilité de la technique a été démontrée sur d’autres types de cancers : ORL, sein, prostate. En ORL, l’APTw-CEST permettrait une meilleure prédiction des tumeurs malignes que l’utilisation combinée de DWI et DCE-MRI (Bae et al, Sci. Rep. 2019). En sénologie, l'APTw-CEST permettrait de prédire le statut biologique des cancers du sein (Kamitani et al., Clin. Imaging ,2023). Enfin, l’APTw-CEST serait en mesure d’évaluer l’agressivité des tumeurs de la prostate (Kido et al., J. Comput. Assist. Tomogr, 2023). L’APTw-CEST a donc le potentiel de devenir un biomarqueur majeur en oncologie.