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Des nanoparticules biocompatibles et ultrasensibles comme agents de contraste pour l’IRM

Des nanoparticules améliorant la performance d’agents de contraste en IRM ont été développées par des chercheurs de l’Université de Reims Champagne-Ardenne et du CNRS(1), en collaboration avec des chimistes de l’Université de Mons (Belgique) et le laboratoire privé GUERBET (France). Ces systèmes biocompatibles augmentent nettement les performances des agents de contraste commerciaux. Pour des doses bien plus faibles que celles utilisées habituellement, ceux-ci voient leur efficacité décupler. Ces travaux, ouvrant la piste à de nouvelles technologies pour l’amélioration de l’IRM, sont parus dans la revue Angewandte Chemie International Edition.

En imagerie par résonance magnétique (IRM), les clichés obtenus sont basés sur la répartition de l’eau tissulaire, dont la teneur est différente dans les tissus sains et pathologiques. Le principe repose sur l’analyse du comportement des noyaux d'hydrogène de ces molécules d’eau placées dans un champ magnétique qui réagiront différemment selon l’état des tissus. Cette technique, non invasive et non irradiante, offre des clichés de très bonne résolution où les tissus sont différentiés par des niveaux de gris. Pour améliorer la sensibilité et rendre ainsi le diagnostic médical plus précis, des agents dits de contraste sont fréquemment utilisés au cours des examens IRM.

En général, ces agents incorporent une terre-rare paramagnétique : le gadolinium (Gd3+) qui, isolé, est toxique. Pour supprimer cet effet, les chimistes ont conçu des molécules-cages qui piègent efficacement cet ion, empêchant qu’il soit ‘relargué’ dans l’organisme, tout en préservant un contraste significatif sur les images IRM. Ces complexes de gadolinium sont ensuite éliminés par les voies naturelles. Le nouveau défi posé aux chimistes est maintenant de concevoir des agents de contraste plus efficaces de façon à diminuer les doses injectées. Ce nouveau pas a pu être franchi grâce aux nanotechnologies.

Les chercheurs rémois ont mis au point des nanoparticules biocompatibles incorporant une concentration importante en complexes de gadolinium. Ces nanoparticules, constituées de biopolymères auto-assemblés en systèmes supramoléculaires, concentrent en leur sein des complexes de gadolinium commerciaux connus pour leur effet contrastant. L’efficacité des nanoparticules métallées ainsi obtenues a été déterminée à 37°C à différentes radiofréquences et comparée à celle des complexes seuls. L’encapsulation des complexes dans les nanoparticules augmente leur efficacité d’un facteur 20. Parallèlement, les premiers clichés obtenus sur des cellules tumorales présentent un bien meilleur contraste à des doses en gadolinium moindres que celles habituellement utilisées

Ces sondes hypersensibles pour l’IRM pourront permettre un diagnostic plus précis de pathologies, en particulier cancéreuses.

Ces travaux ont été financés par la Région Champagne Ardenne, la DRRT Champagne Ardenne et les Fonds Européens (programme FEDER).

(1) Institut de chimie moléculaire de Reims (CNRS/Université de Reims Champagne-Ardenne) -
Laboratoire de recherche en nanosciences de l'Université de Reims Champagne-Ardenne -
CHU de Reims

chuburu

Images de microscopie à force atomique des nanoparticules incorporant les complexes de gadolinium.

©ICMR - LRN

chuburu

Contrastes obtenus pour différentes méthodes de pondération des images (T1/T2) par utilisation d’eau, de Dotarem® (agent de contraste commercialisé par le laboratoire Guerbet) et de nanoparticules développées par les chercheurs en fonction de la concentration en ion gadolinium.

Référence

Thomas Courant, Valérie Gaëlle Roullin, Cyril Cadiou, Maïté Callewaert, Marie Christine Andry, Christophe Portefaix, Christine Hoeffel, Marie Christine de Goltstein,Marc Port, Sophie Laurent, Luce Vander Elst, Robert Muller, Michaël Molinari, Françoise Chuburu
Hydrogels Incorporating GdDOTA: Towards Highly Efficient DualT1/T2 MRI Contrast Agents

Angewandte Chemie, 3 septembre 2012, DOI: 10.1002/anie.201203190