Le ciblage de la néoangiogenèse tumorale est une voie actuelle de recherche pour le diagnostic et pour le traitement des tumeurs solides. Les cellules endothéliales des néovaisseaux tumoraux surexpriment certains marqueurs spécifiques tels que l'intégrine avb3, qui reconnaît spécifiquement les peptides possédant le motif « RGD » (-Arg-Gly Asp-). Nous avons étudié le potentiel d'un nouveau radiotraceur - le RAFT-RGD - en vue d'imagerie moléculaire nucléaire des néovaisseaux. In vitro, le couplage de 4 c(RGDfK) au RAFT augmente la captation du traceur par les cellules avb3 positives, par rapport au c(RGDfK). De plus, le RAFT-RGD possède une meilleure affinité que le c(RGDfK) et des propriétés d'inhibition de l'angiogenèse similaires. In vivo, l'ensemble des tumeurs, avb3 positives et négatives, est visible par imagerie planaire non invasive corps entier, comme en SPECT, dès 30 min post-injection et au-delà de 24 h, grâce à une gamma caméra dédiée au petit animal. Le RAFT-RGD, malgré l'absence d'amélioration du contraste par rapport au cRGD, semble être un traceur prometteur de l'angiogenèse tumorale : il pourrait renseigner sur l'évolution de la pathologie et le suivi de l'efficacité des traitements des tumeurs dans les services de<br />Médecine Nucléaire. De plus, par sa structure chimique, le RAFT-RGD apporte de multiples possibilités de marquage (émetteurs γ et β-), ce qui permet d'envisager des applications intéressantes notamment dans le domaine thérapeutique (radiothérapie interne vectorisée).

L'insuline résistance (IR), caractérisée par une diminution cellulaire de la sensibilité à l'insuline dans les organes insulinosensible, est un élément central de l'obésité, du syndrome métabolique, du diabète sucré et conduit à une augmentation des maladies cardiovasculaires en particulier l'insuffisance cardiaque. Tous ces événements sont aujourd'hui de graves problèmes de santé publique. Mais actuellement, il n'existe pas d'outil simple pour mesurer la résistance à l'insuline. La technique de référence reste le clamp euglycémique hyperinsulinémique. Cependant, la complexité et la longueur de cette technique la rendent impropre à l'utilisation clinique de routine. De nombreuses méthodes ou l'index ont été proposées pour évaluer la résistance à l'insuline chez l'homme, mais aucune n'a montré suffisamment de pertinences pour être utilisée dans un usage clinique. L'équipe de unité INSERM U1039 a validé un nouveau traceur du transport du glucose radiomarqué avec de l'iode 123 et a élaboré un protocole d'imagerie rapide et simple avec une petite gamma-caméra animale, qui permet l'obtention d'un indexe de résistance à l'insuline pour chaque organe, se montrant encore plus discriminant pour le cœur. Le projet de ma thèse était de transférer à l'humain cette technique de mesure, parfaitement validé chez l'animal. La première partie de cette thèse évaluait la tolérance, la cinétique in vivo, la biodistribution et de la dosimétrie de ce nouveau traceur du transport du glucose, le [123I] - 6DIG. La sécurité du nouveau traceur et de la technique de mesure était adéquate. Il n'y a pas eu d'effets indésirables avec une excellente tolérance de l'ensemble du protocole. L'élimination du 6DIG est rapide, principalement dans les urines et complète dans les 72h. La dose efficace pour un scan complet avec injection de 92,5 × 2 MBq était de 3 à 4 mSv. La deuxième partie de cette thèse évaluait chez l'homme la faisabilité et la reproductibilité de la technique de mesure validée chez l'animal. La troisième partie montre les techniques utilisées pour permettre le transfert à l'homme de cette méthode. Le protocole d'étude a été appliqué sur 12 sujets (volontaires sains (n = 6) et 2 patients diabétiques de type (n = 6)). Avec une méthode adaptée à une mesure chez l'homme, nous avons déterminé un index d'IR permettant de discriminer une population résistante d'une population sensible à l'insuline. Nous rapportons ici la première utilisation clinique du 6DIG et décrivons une méthode d'imagerie originale pour évaluer le transport du glucose myocardique. Cette étude supervisée par l'INSERM, est le premier à utiliser un traceur SPECT pour étudier le transport du glucose. / Insulin resistance (IR), characterized by a depressed cellular sensitivity to insulin in insulin-sensitive organs, is a central feature to obesity, the metabolic syndrome, and diabetes mellitus and leads to increase cardiovascular diseases, particularly heart failure. All these events are today serious public health problems. But actually, there is no simple tool to measure insulin resistance. The gold standard technique remains the hyperinsulinemic euglycemic clamp. However, the complexity and length of this technique render it unsuitable for routine clinical use. Many methods or index have been proposed to assess insulin resistance in human, but none have shown enough relevance to be used in clinical use. The U1039 INSERM unit previously has validated a new tracer of glucose transport, radiolabelled with123 iodine and has developed a fast and simple imaging protocol with a small animal gamma camera, which allows the obtaining of an IR index for each organ, showing more discriminating for the heart. The project of my thesis was the human transfer of this measurement technique, perfectly validated in animal. The first part of this thesis evaluated to tolerance, in vivo kinetics, distribution and dosimetry of novel tracer of glucose transport, the [123I]-6DIG. The safeties of new tracer and measurement technique were adequate. There were no adverse effects with excellent tolerance of the whole protocol. 6DIG eliminating was fast, primarily in the urine and complete within 72h. The effective whole-body absorbed dose for a complete scan with injection of 92.5 × 2 MBq was between 3 to 4 mSv. The second part of this thesis evaluated in human feasibility and reproducibility of the measurement technique validated in animal. The third part showed techniques used to allow human transfer of this method. The study protocol was applied on 12 subjects (healthy volunteers (n=6) and type 2 diabetic patients (n=6)). With a method adapted to measure in humans, we determined an IR index to discriminate resistant population of a sensitive population to insulin. We report the first clinical use of 6DIG and describe an original method of imaging to assess myocardial glucose transport. This study supervised by INSERM, is the first to use a SPECT tracer to study the transport of glucose.

Le ciblage de la néoangiogenèse tumorale est une voie actuelle de recherche pour le diagnostic et pour le traitement des tumeurs solides. Les cellules endothéliales des néovaisseaux tumoraux surexpriment certains marqueurs spécifiques tels que l'intégrine ΑvΒ3, qui reconnaît spécifiquement les peptides possédant le motif « RGD » (-Arg-Gly-Asp-). Nous avons étudié le potentiel d'un nouveau radiotraceur - le RAFT-RGD - en vue d'imagerie moléculaire nucléaire des néovaisseaux. <br />In vitro, le couplage de 4 c(RGDfK) au RAFT augmente la captation du traceur par les cellules avb3 positives, par rapport au c(RGDfK). De plus, le RAFT-RGD possède une meilleure affinité que le c(RGDfK) et des propriétés d'inhibition de l'angiogenèse similaires. <br />In vivo, l'ensemble des tumeurs, ΑvΒ3 positives et négatives, est visible par imagerie planaire non invasive corps entier, comme en SPECT, dès 30 min post-injection et au-delà de 24 h, grâce à une gamma caméra dédiée au petit animal.<br />Le RAFT-RGD, malgré l'absence d'amélioration du contraste par rapport au cRGD, semble être un traceur prometteur de l'angiogenèse tumorale : il pourrait renseigner sur l'évolution de la pathologie et le suivi de l'efficacité des traitements des tumeurs dans les services de Médecine Nucléaire. De plus, par sa structure chimique, le RAFT-RGD apporte de multiples possibilités de marquage (émetteurs γ et β-), ce qui permet d'envisager des applications intéressantes notamment dans le domaine thérapeutique (radiothérapie interne vectorisée).

L'objectif de ce travail a été de concevoir et développer un nouveau radiopharmaceutique pour la scintigraphie de perfusion pulmonaire qui ne possède pas, contrairement aux radiopharmaceutiques dérivés de l'albumine humaine utilisés actuellement, le risque de transmission d'agents infectieux. Dans ce but, un nouveau système microparticulaire à base de polysaccharides d'origine végétale a été mis au point. Afin de pouvoir former des complexes stables avec le Technétium-99m, des microparticules d'amidon ont été modifiées par oxydation puis fonctionnalisées par un ligand polyaminé, la cadavérine. L'optimisation de la formulation a été réalisée à l'aide de plans d'expériences qui ont permis de qualifier l'influence des différents paramètres réactionnels et de modéliser la réaction de couplage entre le ligand et les microparticules d'amidon oxydé. Les microparticules obtenues ont été caractérisées et fait l'objet d'études in vitro et in vivo de stabilité du marquage par le Technétium-99m. Pour la formulation la plus prometteuse, des études de biodistribution et des études scintigraphiques sur l'animal sain et dans un modèle d'embolie pulmonaire ont été réalisées. Avec une taille moyenne entre 20 et 30 μm, une pureté radiochimique élevé (>95%), une formulation sous forme de kit prêt-à-l'emploi pouvant être stérilisés par rayonnement gamma et d'excellentes caractéristiques de stabilité du marquage in vivo et in vitro le nouveau système microparticulaire possèdent toutes les exigences d'un radiopharmaceutique performant pour la scintigraphie de perfusion pulmonaire.

L'insuline résistance (IR), caractérisée par une diminution cellulaire de la sensibilité à l'insuline dans les organes insulinosensible, est un élément central de l'obésité, du syndrome métabolique, du diabète sucré et conduit à une augmentation des maladies cardiovasculaires en particulier l'insuffisance cardiaque. Tous ces événements sont aujourd'hui de graves problèmes de santé publique. Mais actuellement, il n'existe pas d'outil simple pour mesurer la résistance à l'insuline. La technique de référence reste le clamp euglycémique hyperinsulinémique. Cependant, la complexité et la longueur de cette technique la rendent impropre à l'utilisation clinique de routine. De nombreuses méthodes ou l'index ont été proposées pour évaluer la résistance à l'insuline chez l'homme, mais aucune n'a montré suffisamment de pertinences pour être utilisée dans un usage clinique. L'équipe de unité INSERM U1039 a validé un nouveau traceur du transport du glucose radiomarqué avec de l'iode 123 et a élaboré un protocole d'imagerie rapide et simple avec une petite gamma-caméra animale, qui permet l'obtention d'un indexe de résistance à l'insuline pour chaque organe, se montrant encore plus discriminant pour le cœur. Le projet de ma thèse était de transférer à l'humain cette technique de mesure, parfaitement validé chez l'animal. La première partie de cette thèse évaluait la tolérance, la cinétique in vivo, la biodistribution et de la dosimétrie de ce nouveau traceur du transport du glucose, le [123I] - 6DIG. La sécurité du nouveau traceur et de la technique de mesure était adéquate. Il n'y a pas eu d'effets indésirables avec une excellente tolérance de l'ensemble du protocole. L'élimination du 6DIG est rapide, principalement dans les urines et complète dans les 72h. La dose efficace pour un scan complet avec injection de 92,5 × 2 MBq était de 3 à 4 mSv. La deuxième partie de cette thèse évaluait chez l'homme la faisabilité et la reproductibilité de la technique de mesure validée chez l'animal. La troisième partie montre les techniques utilisées pour permettre le transfert à l'homme de cette méthode. Le protocole d'étude a été appliqué sur 12 sujets (volontaires sains (n = 6) et 2 patients diabétiques de type (n = 6)). Avec une méthode adaptée à une mesure chez l'homme, nous avons déterminé un index d'IR permettant de discriminer une population résistante d'une population sensible à l'insuline. Nous rapportons ici la première utilisation clinique du 6DIG et décrivons une méthode d'imagerie originale pour évaluer le transport du glucose myocardique. Cette étude supervisée par l'INSERM, est le premier à utiliser un traceur SPECT pour étudier le transport du glucose.

Bien que l’utilité de la TEP au [18F]FDG soit confirmée pour le diagnostic et le suivi thérapeutique chez les patients atteints de lymphome, la spécificité de la captation du [18F]FDG a été mise en doute en raison de sa dépendance au métabolisme du glucose, qui peut augmenter dans des conditions bégnines comme les processus inflammatoire ou infectieux. Compte tenu de ces limites, un nucléoside a été développé en tant que nouvel outil pour l'imagerie TEP ([18F]fludarabine). Une radiosynthèse entièrement automatisée a été mise en place et des études précliniques ont été menées sur des modèles murins de xénogreffes (lignées cellulaires folliculaires: RL7 et DOHH-2, myélome multiple (MM) : RPMI8226, lymphome du système nerveux central (LSNC) : MC116), parallèlement au [18F]FDG. Le profil de distribution de la radioactivité de la [18F]fludarabine dans des organes sélectionnés a confirmé le ciblage spécifique de la tumeur. Dans un modèle de lymphome folliculaire, nous avons évalué sa fiabilité pendant le traitement par rituximab et démontré - pas d’interférence entre le traitement et sa captation - une plus forte corrélation entre la fixation de ce radiopharmaceutique et les valeurs quantitatives extraites de l'histologie, comparée au [18F]FDG-TEP. En conséquence, cet outil TEP peut être considéré comme une approche prometteuse pour détecter la maladie résiduelle persistante pendant ou après un traitement par chimiothérapie. En outre, l’évaluation de la [18F]fludarabine lors d’un processus inflammatoire induit par la térébenthine a montré une accumulation significativement plus faible dans le tissu inflammé par comparaison à celle observée avec le [18F]FDG. Dans le MM, le rôle de la [18F]FDG-TEP reste limité en raison de son manque de sensibilité pour détecter une atteinte diffuse de la moelle osseuse et de petites lésions crâniennes dues à la fixation physiologique du [18F]FDG dans le cerveau. Nos données suggèrent que la TEP à la [18F]fludarabine pourrait représenter une modalité alternative et peut-être plus spécifique pour l'imagerie de MM. Dans notre dernière étude, sur les tumeurs cérébrales de xénogreffes, ce nouvel outil TEP a révélé des réponses significativement divergentes entre le LSNC et le glioblastome (GBM), tandis que le [18F]FDG a montré un chevauchement de fixation entre ces deux modèles. Une première étude chez l'homme a été entreprise pour un diagnostic initial, où 10 patients non traités ont été recrutés avec une leucémie lymphoïde chronique à cellules B (LLC) ou un lymphome B diffus à grandes cellules (LBDGC). Les scanners partiels successifs ont été acquis pendant 250 mn après l’injection i.v d’une activité de 4MBq/kg. Les résultats avec les modalités conventionnelles (TDM et/ou [18F]FDG-TEP) ont également été considérés. L'étude a également été conçue pour estimer la dosimétrie pour les principaux organes. Chez les patients atteints d’un LBDGC, une augmentation de la captation a été observée dans les sites considérés anormaux par TDM et [18F]FDG ; chez deux patients, des résultats contradictoires ont été observés avec ces deux radiopharmaceutiques. Chez les patients LLC, la fixation de la [18F]fludarabine a coïncidé avec les sites susceptibles d'être impliqués et a montré une captation significative dans la moelle osseuse hématopoïétique. Aucune fixation n'a été observée, quel que soit le groupe de maladies, dans le muscle cardiaque et le cerveau. De plus, la dose efficace moyenne a été révélée inférieure à la dose efficace rapportée pour le [18F]FDG. En conclusion, ces résultats précliniques et cliniques ont révélé une grande spécificité de ce radiopharmaceutique pour les tissus lymphoprolifératifs. De plus, cela pourrait être un outil robuste pour quantifier plus précisément la maladie, même avec des processus inflammatoires, évitant ainsi les résultats faussement positifs, et une approche innovante pour l'imagerie des maladies lymphoprolifératives caractérisées par une faible activité mitotique. / Although PET using [18F]FDG has proved to be useful for diagnosis and therapy monitoring in patients with lymphoma, the specificity of [18F]FDG uptake has been critically questioned because of its dependence on glucose metabolism, which may indiscriminately increase in benign conditions such as inflammatory or infectious processes. Considering these drawbacks, an adenine nucleoside analogue was developed as a novel PET imaging probe ([18F]fludarabine). An efficient and fully automated radiosynthesis has been implemented and, subsequently preclinical studies in xenograft murine models (follicular cell lines: RL7 and DOHH-2, multiple myeloma (MM): RPMI8226, central nervous system (CNS) lymphoma: MC116) were conducted with this novel 18F-radiopharmaceutical in parallel with [18F]FDG. The pattern of the radioactivity distribution in selected organs confirmed the tumor-specific targeting. In a follicular lymphoma model, we evaluated its robustness during rituximab therapy and demonstrated - the treatment did not interfere with its uptake - a stronger correlation between quantitative values extracted from this 18F-radiopharmaceutical and histology when compared to [18F]FDG-PET. Accordingly, this PET tool may be considered as a promising approach for detecting the persistence of residual disease during or after rituximab-like treatment. Furthermore, its behaviour in turpentine-induced inflammatory process showed significantly weaker uptake in inflammation when compared to [18F]FDG. In MM, the role of [18F]FDG-PET remains limited because of its lack of sensitivity for detecting diffuse bone marrow involvement, small skull lesions due to the physiological [18F]FDG uptake in brain. Our data suggested that [18F]fludarabine-PET might represent an alternative and perhaps more specific modality for MM imaging. In our latest study, on xenograft brain tumors, this novel PET probe revealed significantly divergent responses between CNS lymphoma and glioblastoma (GBM), while [18F]FDG demonstrated overlap between the groups. A first in man study, was undertaken, for an initial diagnosis, where 10 untreated patients were enrolled with either B-cell chronic lymphocytic leukemia (CLL) or diffuse large B-cell lymphoma (DLBCL). Successive partial body scans were acquired for 250 min after i.v. injection with an activity of 4 MBq/kg. The results with conventional modalities (CT and/or [18F]FDG-PET) have also been investigated. The study was also designed to estimate its radiation dose for major organs. In DLBCL patients, increased uptake was observed in sites considered abnormal by CT and [18F]FDG; in two patients discrepancies were observed in comparison with [18F]FDG. In CLL patients, the uptake coincided with sites expected to be involved and displayed a significant uptake in hematopoietic bone marrow. No uptake was observed, whatever the disease group, in the cardiac muscle and brain. Moreover, its mean effective dose was below the effective dose reported for [18F]FDG. In conclusion, these preclinical and clinical findings revealed a great specificity of this 18F-radiopharmaeutical for lymphoma tissues. Furthermore, it might well be a robust tool for correctly quantifying the disease, even with inflammatory processes, thus avoiding the false-positive results, and an innovative approach for imaging lymphoid neoplasms with low mitotic activity.