To determine the characteristics, treatments and outcomes of patients with glioblastoma multiforme (GBM) or gliosarcoma (GS) and metastases outside of the central nervous system (CNS).

Da hochgradige Gliome nur eine geringe Tendenz zur Metastasierung aufweisen, beschränkte sich das klinische Wissen über diesen seltenen Krankheitsverlauf bisher im Wesentlichen auf die Erkenntnisse aus Einzelfallberichten und kleineren Fallserien. Eine detaillierte Analyse der beschriebenen Fälle war bisher nicht verfügbar. Die vorliegende Arbeit stellt eine systematische Auswertung der wissenschaftlichen Literatur über Patienten mit metastasierten Glioblastomen oder Gliosarkomen dar. Unser Ziel war es, sämtliche Publikationen zu berücksichtigen, welche bis April 2013 veröffentlicht worden sind. Mit Hilfe einer systematischen Literaturrecherche in den beiden Datenbanken PubMed und Web of Science konnten 215 Arbeiten identifiziert werden, welche insgesamt 357 Fallberichte enthielten. Die Prognose nach Diagnose einer Metastasierung ist infaust. In der untersuchten Patientenkohorte betrug die mediane Überlebenszeit lediglich 3.0 ± 0.4 Monate. Eine univariate Datenanalyse ergab, dass Geschlecht, Alter, der histologische Subtyp und das Zeitintervall zwischen der Diagnose des Primärtumors und der Metastasen die Überlebenszeit nicht beeinflussten. Im Gegensatz dazu war eine Metastasierung, die ausschließlich außerhalb des zentralen Nervensystems (ZNS) auftrat, mit längeren Überlebenszeiten verbunden. In den letzten Jahrzehnten wurden offenbar keine entscheidenden therapeutischen Fortschritte erzielt. Fälle, die in Publikationen bis zum Jahr 2000 Erwähnung fanden, wiesen keine schlechteren Überlebenszeiten auf als die nach der Jahrtausendwende publizierten Fälle. Aktuell gibt es keinen Datensatz, der geeignet wäre, die vielfältigen Therapieansätze systematisch auf ihre Wirksamkeit hin zu überprüfen. Wir sehen hier die Notwendigkeit, ein zentrales Register zu etablieren.

To determine the characteristics, treatments and outcomes of patients with glioblastoma multiforme (GBM) or gliosarcoma (GS) and metastases outside of the central nervous system (CNS).

Orientadores: Fábio Rogério, Roger Chammas / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-18T17:12:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Furuzawa_KarinaMie_M.pdf: 6831585 bytes, checksum: 1169d18e1d04229e3df523b6e1bea8d3 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Gliomas são as mais frequentes neoplasias primárias do sistema nervoso central e compõem um grupo heterogêneo, apresentando diferentes graus de malignidade. Glioblastomas (OMS grau IV) representam aproximadamente 50% dos tumores de origem glial e estão associados ao pior prognóstico, com sobrevida média de menos de um ano após o diagnóstico. O gliossarcoma, uma variante do glioblastoma, apresenta componente mesenquimal, além do componente glial. A linhagem celular de glioma utilizada no presente trabalho, NG97ht, é híbrida humano-murina e foi estabelecida a partir de células neoplásicas implantadas no dorso de camundongos nudes. Os tumores que se desenvolveram, por sua vez, são derivados de astrocitoma anaplásico (OMS grau III) ressecado de um paciente masculino de 66 anos. Realizou-se a caracterização morfológica e imunofenotípica de um modelo ortotópico de astrocitoma de alto grau e a análise do padrão de expressão de galectina-3 em tumores derivados da inoculação de células NG97ht. Através de cirurgia estereotáxica, foram inoculadas 5 x 105 células NG97ht no córtex cerebral de camundongos nude (imunodeprimidos) e BALB/c (imunocompetentes) com oito semanas de idade. Foi realizada ressecção dos tumores que se desenvolveram duas ou quatro semanas pós-implante. Análise morfológica e cálculo do índice mitótico foram realizados em cortes dos tumores incluídos em parafina, assim como coloração para detecção de fibras reticulínicas e reações imunoistoquímicas para GFAP, S-100, vimentina, PCNA, galectina-3, CD34, CD56/NCAM, 1A4, desmina, AE1AE3 e sinaptofisina. Além disso, foi realizada semiquantificação da expressão de galectina-3 através de Western Blotting. As características morfológicas e imunofenotípicas da neoplasia indicam um glioma de alto grau, particularmente o gliossarcoma. Os tumores apresentaram alta celularidade, presença de focos necróticos e exibem predominantemente células fusiformes com alto índice mitótico. A expressão de GFAP apresentou alta variabilidade, muitas vezes presente em agrupamentos de células neoplásicas. Foi observada imunopositividade citoplasmática para CD56 e 1A4, indicando diferenciação divergente neuroectodérmica e mesenquimal. Além disso, foi detectada rica e fina rede de fibras reticulínicas intercelulares. A localização da galectina-3 foi nuclear e/ou citoplasmática e sua expressão foi intensa, principalmente nos limites da lesão com o tecido normal adjacente. Não foi detectada diferença significativa na expressão de galectina-3 entre tumores obtidos duas e quatro semanas pós-implante. Em camundongos BALB/c não foi observado crescimento tumoral. Em conclusão, o implante ortotópico de células NG97ht representa uma interessante alternativa para investigações in vivo de gliossarcoma. Considerando-se a falta de estudos sobre o papel da galectina-3 em gliossarcomas e seu possível envolvimento com migração celular, angiogênese e quimiorresistência, a galectina-3 pode ser um potencial alvo para novas estratégias terapêuticas / Abstract: Gliomas are the most frequent primary brain tumors and correspond to various histopathological types and malignancy grades. Glioblastomas (WHO grade IV) account for approximately 50% of glial tumors and are associated with the worst prognoses, with median survival rate of less than 1 year. Gliosarcoma is a rare variant of glioblastoma which displays distinct glial and mesenchymal components. NG97ht is a malignant murine and human hybrid cell line established from a human anaplastic astrocytomaderived tumor engrafted into nude mice. The aims of the present work were morphological and immunophenotypical characterization of an in vivo orthotopic glioma model and analysis of galectin-3 expression pattern in NG97ht cell line-derived tumors. 5 x 105 NG97ht cells were stereotactically inoculated into cerebral cortex of 8-week-old nude or BALB/c mice and tumors were resected after two or four weeks. Morphological analysis and calculation of mitotic index were made in paraffinembedded sections, as well as immunohistochemical reactions for GFAP, CD56, 1A4, AE1AE3 and galectin-3. Semi-quantification of galectin-3 expression was obtained through Western Blotting. The neoplastic features favour a high-grade glioma, particularly gliosarcoma. Tumors were predominantly constituted by spindle cells with high mitotic index and showed elevated cellular density and some necrotic areas. GFAP was expressed by groups of tumoral cells. Positivity for CD56 and 1A4 was cytoplasmic and indicates neuroectodermic and mesenchymal divergent differentiation. Localization of galectin-3 was nuclear and/or cytoplasmic and its expression was intense, mainly at tumor borders with adjacent tissue. There was no significant difference in galectin-3 expression between tumors resected after two or four weeks. Tumor growth was not detected in BALB/c mice. In conclusion, the orthotopic implant of NG97ht cells represents an interesting alternative for gliosarcoma in vivo studies. Considering the lack of investigation about the role of galectin-3 in gliosarcomas and the possible involvement of galectin-3 in cellular migration, angiogenesis and chemoresistance, it should be a potentially good target for new therapeutic strategies / Mestrado / Fisiologia / Mestre em Biologia Funcional e Molecular

Da hochgradige Gliome nur eine geringe Tendenz zur Metastasierung aufweisen, beschränkte sich das klinische Wissen über diesen seltenen Krankheitsverlauf bisher im Wesentlichen auf die Erkenntnisse aus Einzelfallberichten und kleineren Fallserien. Eine detaillierte Analyse der beschriebenen Fälle war bisher nicht verfügbar. Die vorliegende Arbeit stellt eine systematische Auswertung der wissenschaftlichen Literatur über Patienten mit metastasierten Glioblastomen oder Gliosarkomen dar. Unser Ziel war es, sämtliche Publikationen zu berücksichtigen, welche bis April 2013 veröffentlicht worden sind. Mit Hilfe einer systematischen Literaturrecherche in den beiden Datenbanken PubMed und Web of Science konnten 215 Arbeiten identifiziert werden, welche insgesamt 357 Fallberichte enthielten. Die Prognose nach Diagnose einer Metastasierung ist infaust. In der untersuchten Patientenkohorte betrug die mediane Überlebenszeit lediglich 3.0 ± 0.4 Monate. Eine univariate Datenanalyse ergab, dass Geschlecht, Alter, der histologische Subtyp und das Zeitintervall zwischen der Diagnose des Primärtumors und der Metastasen die Überlebenszeit nicht beeinflussten. Im Gegensatz dazu war eine Metastasierung, die ausschließlich außerhalb des zentralen Nervensystems (ZNS) auftrat, mit längeren Überlebenszeiten verbunden. In den letzten Jahrzehnten wurden offenbar keine entscheidenden therapeutischen Fortschritte erzielt. Fälle, die in Publikationen bis zum Jahr 2000 Erwähnung fanden, wiesen keine schlechteren Überlebenszeiten auf als die nach der Jahrtausendwende publizierten Fälle. Aktuell gibt es keinen Datensatz, der geeignet wäre, die vielfältigen Therapieansätze systematisch auf ihre Wirksamkeit hin zu überprüfen. Wir sehen hier die Notwendigkeit, ein zentrales Register zu etablieren.:1. Bibliographische Beschreibung 2 2. Abkürzungsverzeichnis 3 3. Tabellenverzeichnis 4 4. Abbildungsverzeichnis 4 5. Einführung 5 5.1.1. Klassifikation und Epidemiologie 5 5.1.2. Ätiologie 5 5.1.3. Diagnose 5 5.1.4. Molekularpathologie 7 5.1.5. Therapie 7 5.2. Metastasierung 9 5.2.1. Wege der Metastasierung eines Glioblastoms 9 5.2.2. Therapie im Fall einer Metastasierung 12 5.3. Zielsetzung 13 6. Publikationen in Originalsprache 15 6.1 An individual patient data meta-analysis on characteristics, treatments and outcomes of the glioblastoma/ gliosarcoma patients with central nervous system metastases reported in literature until 2013 15 6.2 An individual patient data meta-analysis on characteristics, treatments and outcomes of glioblastoma/ gliosarcoma patients with metastases outside of the central nervous system 23 7. Zusammenfassung der Arbeit 38 8. Anhang I 8.1. Übersicht über klinische Charakteristika I 8.2. Übersicht über die Prozedur der Literaturrecherche V 8.3. Literaturverzeichnis der Publikationspromotion VI 8.4. Verzeichnis der Patientenkohorte XI 8.5. Literaturverzeichnis der individuellen Patientendaten-Metaanalyse XXIII 8.6. Danksagung XXXIII 8.7. Lebenslauf XXXIV 8.8. Publikationen XXXVI 8.8.1 Erstautorenschaften XXXVI 8.8.2 Coautorenschaften XXXVI 8.8.3 Kongressbeiträge XXXVI 8.9. Erklärung über die eigenständige Abfassung der Arbeit XXXVII

Gliome stellen mit 30-40 % die häufigsten intrakraniellen Tumoren dar. Darunter ist das Glioblastom, auch als Glioblastoma multiforme bezeichnet, mit ca. 50 % am stärksten vertreten und macht somit allein etwa 20 % aller Hirntumoren aus (Russell und Rubinstein 1989). Neben einer Metastasierung über den Liquor können diese Tumoren auch sehr selten als primäre Neubildung im Rückenmark vorkommen. Ebenso ist dort die Entwicklung eines sekundären Glioblastoms aus dem fortschreitenden Wachstum eines niedriggradigen Astrozytoms heraus möglich (Sure et al. 1997). Aufgrund ihres diffus infiltrativen Wachstums sowie der infausten Prognose wird das Glioblastom in der WHO-Klassifikation dem Tumorgrad IV zugeordnet (Louis et al. 2007). Ziel dieser vorliegenden medizinischen Dissertation ist es, mit Hilfe einer Meta-Analyse individueller Patientendaten einen integrativen Überblick über die bereits vorhandene Forschung dieser seltenen Erkrankung zu erlangen. Aus einer umfangreichen Literaturrecherche resultierten 82 geeignete Publikationen, sodass von insgesamt 157 Patienten unter anderem Daten zum Veröffentlichungszeitraum, Alter und Geschlecht des Patienten, Tumorbiologie und –lokalisation sowie Therapie und Outcome erhoben werden konnten. In der statistischen Auswertung wurde die Korrelation dieser Faktoren eingehend untersucht mit dem Ziel, signifikante Aspekte herauszufiltern, die das Überleben von Patienten mit spinalem Glioblastom positiv beeinflussen können. Trotz einer stetigen Verbesserung der bildgebenden Diagnostik durch Magnetresonanztomographie und Computertomographie sowie multimodaler Tumortherapie zeigte sich in der Auswertung der Ergebnisse, dass das mediane Überleben der Patienten mit spinalem Glioblastom bzw. Gliosarkom auf nur rund neun Monate zu beziffern ist. Dabei konnten sowohl das Alter bei Diagnosestellung als auch das Jahr der Veröffentlichung der jeweiligen Patientenfälle als statistisch signifikante und somit bedeutende prognostische Faktoren im Hinblick auf die Überlebenszeit der Patienten identifiziert werden.

Afin d'améliorer la sélectivité de la radiothérapie dans le cadre du traitement de certains cancers, nous proposons l'utilisation de nanoparticules radiosensibilisantes fonctionnalisées pour le suivi par imagerie médicale. Ces objets, constitués d'un coeur d'or recouvert d'une couche organique, permettent de combiner imagerie multimodale et activité thérapeutique télécommandée, ouvrant ainsi la voie vers la thérapie guidée par imagerie. L'effet radiosensibilisant pourra être généré au moment opportun, déterminé à partir de l'imagerie. L'étude de biodistribution par imagerie TEMP/CT chez des souris a montré une libre circulation des nanoparticules et une élimination rénale avec une présence modérée des nanoparticules dans le foie qui n'est, cependant, pas due à un phénomène d'opsonisation. L'étude par 1RM du cerveau de rats portant un gliosarcome a indiqué une accumulation significative des nanoparticules Au@TADOTAGA-Ge au sein de la tumeur. Enfin le co-marquage des nanoparticules d'or par Gcr et 64Cu2+ (complexées par les ligands macrocycliques) a permis de suivre ces objets, chez le même animal, après injection intraveineuse, à la Ibis par TEP et 1RM dont la combinaison bien que très recherchée est rarement mise en oeuvre. Le caractère radiosensibilisant de la suspension de nanoparticule Au@TADOTAGA a été confirmé par le suivi de croissance tumorale après traitement par irradiation MRT 15 minutes après l'injection des nanoparticules par voie intratumorale. Le gain thérapeutique de la mise en oeuvre de ce traitement a ensuite été validé par une irradiation MR'F 24 heures après l'injection intraveineuse des nanoparticules à des rats portant un gliosarcome. / The original properties of nanoparticles make them extremely attractive in the field of oncology. In fast, gold nanoparticles coated by macrocyclic ligands allow imaging and therapy with only one object. Therefore, multifunctional platforms are very promising for image-guided therapy, winch constitutes an important step towards personalization of treatment. This consists of stimulating the therapeutic activity of the nanoparticles when their accumulation is high within the tumor zone and low in healthy tissues. A higher selectivity of the treatment is therefore expected. Biodistribution study by SPECT/CT has shown free circulation, renal elimination and a moderate retention by the liver of the nanoparticles. However, this retention is not due to the opsonisation processus. The MRI study of rats' brain carrying a gliosarcoma has shown an accumulation of nanoparticles Au@FADOTAGA-Gd in the tumor. Moreover, the co-labeling of these nanoparticles by Ge and 64Cts2+was successfully performed. As a result, PET/MRI images, a much researched combination but rarely achieved, were acquired on the same animal alter intravenous injection of the co-labeled nanoparticles. The radiosensitizing character of nanoparticles Au@TADOTAGA was confirmed by the follow up of tumor growth alter a treatment by MRT (microbeam irradiation) 15 minutes after intratumoral injection of nanoparticles. The therapeutic gain of this treatment has been validated by MRT 24 hours after intravenous injection of nanoparticles to rats carrying gliosarcoma (radioresistant tumor in radiosensitive organ).

Gliome stellen mit 30-40 % die häufigsten intrakraniellen Tumoren dar. Darunter ist das Glioblastom, auch als Glioblastoma multiforme bezeichnet, mit ca. 50 % am stärksten vertreten und macht somit allein etwa 20 % aller Hirntumoren aus (Russell und Rubinstein 1989). Neben einer Metastasierung über den Liquor können diese Tumoren auch sehr selten als primäre Neubildung im Rückenmark vorkommen. Ebenso ist dort die Entwicklung eines sekundären Glioblastoms aus dem fortschreitenden Wachstum eines niedriggradigen Astrozytoms heraus möglich (Sure et al. 1997). Aufgrund ihres diffus infiltrativen Wachstums sowie der infausten Prognose wird das Glioblastom in der WHO-Klassifikation dem Tumorgrad IV zugeordnet (Louis et al. 2007). Ziel dieser vorliegenden medizinischen Dissertation ist es, mit Hilfe einer Meta-Analyse individueller Patientendaten einen integrativen Überblick über die bereits vorhandene Forschung dieser seltenen Erkrankung zu erlangen. Aus einer umfangreichen Literaturrecherche resultierten 82 geeignete Publikationen, sodass von insgesamt 157 Patienten unter anderem Daten zum Veröffentlichungszeitraum, Alter und Geschlecht des Patienten, Tumorbiologie und –lokalisation sowie Therapie und Outcome erhoben werden konnten. In der statistischen Auswertung wurde die Korrelation dieser Faktoren eingehend untersucht mit dem Ziel, signifikante Aspekte herauszufiltern, die das Überleben von Patienten mit spinalem Glioblastom positiv beeinflussen können. Trotz einer stetigen Verbesserung der bildgebenden Diagnostik durch Magnetresonanztomographie und Computertomographie sowie multimodaler Tumortherapie zeigte sich in der Auswertung der Ergebnisse, dass das mediane Überleben der Patienten mit spinalem Glioblastom bzw. Gliosarkom auf nur rund neun Monate zu beziffern ist. Dabei konnten sowohl das Alter bei Diagnosestellung als auch das Jahr der Veröffentlichung der jeweiligen Patientenfälle als statistisch signifikante und somit bedeutende prognostische Faktoren im Hinblick auf die Überlebenszeit der Patienten identifiziert werden.

The discoveries, implementations and developments of NMR and MRI have had a major impact in medical imaging. Compared to other imaging modalities (PET, SPECT, CT), current MRI research helps to further and better understand the inner mechanisms of the human body in a less invasive manner. In clinical neuroimaging, perfusion MRI is of spectacular importance to study cerebrovascular diseases and cancer. However, at the moment, there is no perfusion MRI sequence that allows for a complete, non-invasive and precise quantification of microvascular flow dynamics. This work focuses on the use of the recently introduced Flow Enhanced Signal Intensity method (FENSI) to characterize and quantify vasculature at capillary level, at high and ultra high magnetic field (7 and 17.2 tesla). For that purpose, the possible quantification of blood flux with FENSI is explored in vivo. The combination of flux quantification and flow-enhanced signal (compared to Arterial Spin Labeling) can make of FENSI an ideal method to characterize in a complete non-invasive way the brain microvasculature. After removal of magnetization transfer (MT) effects, the blood flow dynamics are studied with FENSI in a very aggressive and propagative rat brain tumor model: the 9L gliosarcoma. The objective is to assess whether FENSI is suitable for a longitudinal non-invasive characterization of microvascular changes associated with tumor growth. The results obtained with FENSI are compared with literature on 9L perfusion and immuno-histochemistry. In the first paper published on FENSI, a first glance was also casted on the potential of the flow enhanced technique when applied to fMRI. The results obtained at the time were contaminated by MT effects. With the implementation of a new MT-free FENSI technique, the possibility to map the brain cerebral functioning based on a quantitative physiological parameter (CBFlux) more directly related to neuronal activity than the usual BOLD signal is within reach. At ultra high field, the influence of different anesthetics on the rat brain microvascular network and BOLD contrast is also considered. After many developments around the FENSI technique, the method is compared to classical ASL and DSC perfusion MRI sequences. The strengths and weaknesses of the FENSI method, its characteristics, 'precautions for use', and potential main applications are detailed and discussed.

Les récents développements en RMN et IRM ont eu un impact spectaculaire sur l’imagerie médicale et aident à appréhender de manière fonctionnelle et non invasive de nombreux mécanismes cérébraux. L’imagerie par RMN de perfusion a notamment une importance primordiale en neuroimagerie clinique dans la caractérisation de nombreux désordres cérébrovasculaires (tumeurs cérébrales, AVC). Cependant il n’existe pour le moment aucune technique qui quantifie de manière non-invasive le bon fonctionnement du réseau microvasculaire cérébral. Cette thèse se concentre sur l’utilisation de la séquence FENSI en imagerie préclinique à haut et ultra haut champ magnétique pour caractériser et quantifier la dynamique des flux microvasculaires dans le cerveau du rat. Nous présentons les enjeux de l’IRM de perfusion en neuroimagerie, ainsi que les contraintes associées aux méthodes conventionnelles – méthode de marquage de spin artériel (ASL) et IRM dynamique de contraste de susceptibilité magnétique (DSC-MRI) – dont la technique FENSI peut d’affranchir. Cependant d’autres problèmes sont adressés. Les images acquises avec FENSI et pondérées en flux peuvent être contaminées par des effets de transferts d’aimantation (MT) qui empêchent de quantifier le débit sanguin cérébral. Une première technique de correction de ces effets par post-traitement est proposée. Nous dérivons les premières cartes de flux sanguin cérébral chez le rat à 7 tesla. Une seconde approche est considérée, où les effets MT dans les images acquises avec et sans saturation des spins circulant dans le réseau capillaire (tag/control) se compensent. Cette seconde approche permet une vraie quantification non-invasive du flux sanguin cérébral (CBFlux) in-vivo. Le réseau microvasculaire est caractérisé via FENSI à différents stages du développement tumoral dans un modèle de gliosarcome cérébral (9L) chez le rat. Les mesures de flux mettent en évidence une forte hétérogénéité de développement vasculaire des gliosarcomes peu avancés (diamètre inférieur à 3 mm). A un stade avancé, le flux sanguin est significativement plus faible dans la tumeur (-40 %) que dans le sous cortex, en bon accord avec la littérature sur ce type de gliosarcome. De plus, les cartes paramétriques de flux permettent de distinguer différents compartiments dans la tumeur. Une comparaison avec une méthode de marquage endothélial sur coupes histologiques suggère que le flux sanguin calculé avec FENSI est corrélé avec la concentration locale en micro-vaisseaux. Nous avons également tentés d’évaluer la dynamique temporelle de la réponse vasculaire à un stimulus et d’appliquer FENSI à l’IRM fonctionnelle (IRMf). Nous avons mis en place un protocole d’IRMf chez le rat à 7 tesla et caractérisé la réponse hémodynamique obtenue par contraste BOLD. A 7 tesla la technique FENSI souffre d’un faible SNR temporel et semble plus adaptée pour quantifier des changements métaboliques associées à de longues plages temporelles. L’implémentation de la séquence à ultra-haut champ (17.2 tesla) donne lieu à de sérieux espoirs en IRMf. De plus, nous mettons en évidence à 17.2 tesla des contrastes spécifiques à l’utilisation de différents anesthésiques utilisés en routine à l’hôpital. La méthode que nous avons mise en place peut être sensibilisée à de nombreuses vitesses, augmentant le nombre de ses applications potentielles. Ainsi, un choix judicieux de paramètres permet d’explorer le volume sanguin ou l’orientation du débit ciblé. Les forces et faiblesses de la méthode sont détaillées. L’utilisation de FENSI n’est en général pas justifiée par un gain de signal par rapport à des séquences ASL optimisées, mais bénéficie de l’actuelle montée en champ des imageurs cliniques pour être étudiée. Les applications potentielles varient de l’IRMf et l’imagerie de diffusion au suivi pharmacologique et diagnostic de désordres cérébrovasculaires, dont l’étude via ASL est limitée dû à l’allongement des temps de transit sanguins. / The discoveries, implementations and developments of NMR and MRI have had a major impact in medical imaging. Compared to other imaging modalities (PET, SPECT, CT), current MRI research helps to further and better understand the inner mechanisms of the human body in a less invasive manner. In clinical neuroimaging, perfusion MRI is of spectacular importance to study cerebrovascular diseases and cancer. However, at the moment, there is no perfusion MRI sequence that allows for a complete, non-invasive and precise quantification of microvascular flow dynamics. This work focuses on the use of the recently introduced Flow Enhanced Signal Intensity method (FENSI) to characterize and quantify vasculature at capillary level, at high and ultra high magnetic field (7 and 17.2 tesla). For that purpose, the possible quantification of blood flux with FENSI is explored in vivo. The combination of flux quantification and flow-enhanced signal (compared to Arterial Spin Labeling) can make of FENSI an ideal method to characterize in a complete non-invasive way the brain microvasculature. After removal of magnetization transfer (MT) effects, the blood flow dynamics are studied with FENSI in a very aggressive and propagative rat brain tumor model: the 9L gliosarcoma. The objective is to assess whether FENSI is suitable for a longitudinal non-invasive characterization of microvascular changes associated with tumor growth. The results obtained with FENSI are compared with literature on 9L perfusion and immuno-histochemistry. In the first paper published on FENSI, a first glance was also casted on the potential of the flow enhanced technique when applied to fMRI. The results obtained at the time were contaminated by MT effects. With the implementation of a new MT-free FENSI technique, the possibility to map the brain cerebral functioning based on a quantitative physiological parameter (CBFlux) more directly related to neuronal activity than the usual BOLD signal is within reach. At ultra high field, the influence of different anesthetics on the rat brain microvascular network and BOLD contrast is also considered. After many developments around the FENSI technique, the method is compared to classical ASL and DSC perfusion MRI sequences. The strengths and weaknesses of the FENSI method, its characteristics, ‘precautions for use’, and potential main applications are detailed and discussed.