Stage M2/3ème année ingé – Développement d’un modèle quantitatif du transfert d’aimantation (IRM)

La myélinisation des axones est une composante fondamentale du fonctionnement du système nerveux central (SNC), puisque qu’elle assure d’une part une isolation axonale et permet d’autre part une propagation efficace du signal électrique le long des fibres nerveuses. Ainsi, pouvoir accéder in vivo à l’intégrité de la myéline permettrait une meilleure compréhension du développement du SNC chez le sujet sain, ainsi qu’une meilleure caractérisation des pathologies neurologiques de la matière blanche (e.g. Sclérose en Plaques). Plusieurs axes de recherche ont été développés dans le domaine de l’imagerie par résonance magnétique (IRM) afin d’obtenir des données quantitatives liées à la myéline. Malheureusement, les techniques IRM actuelles (e.g. DTI, MWF) souffrent d’un manque de spécificité envers celle-ci. Les techniques basées sur le transfert d’aimantation offrent pourtant des potentialités très intéressantes. Le transfert d’aimantation est réalisé grâce à une saturation RF off-resonance des macromolécules provoquant une atténuation de leur signal IRM. Puis, cette atténuation est transférée par échange de spin au signal de l’eau libre (Plus de détails dans (1). Une modélisation quantitative du phénomène de MT (qMT (2)) a permis de remonter à des grandeurs physiologiques comme, notamment la fraction de protons appartenant au pool d’eau liée qui se corrèle à la densité de myéline. Récemment, nous avons développé une nouvelle technique dérivée du transfert d’aimantation dont la spécificité envers la myéline s’est avérée remarquable. Cette technique, nommée transfert d’aimantation inhomogène (ihMT) (3), permet de mettre en évidence un couplage dipolaire résiduel dont l’origine serait due aux protons méthylene (-CH2) des gaines de myéline. Plusieurs expériences in vivo réalisées sur l’homme et sur petit animal semblent confirmer cette hypothèse. Dans ce contexte général, le sujet de stage proposé a pour but de développer un modèle quantitatif du phénomène ihMT et d’en extraireles paramètres pertinents à partir de données expérimentales. Le travail s’appuiera sur des simulations numériques d’un modèle à 3 compartiments et résolution des équations de Bloch dans le cadre du phénomène ihMT (couplage dipolaire). Le modèle quantitatif sera ensuite appliqué aux données expérimentales acquises. Ce travail sera réalisé sous Matlab.

Références:
1. Henkelman RM, Stanisz GJ, Graham SJ. Magnetization transfer in MRI: a review. Nmr Biomed. 2001;14:57–64.
2. Underhill HR, Rostomily RC, Mikheev AM, Yuan C, Yarnykh VL. Fast bound pool fraction imaging of the in vivo rat brain: Association with myelin content and validation in the C6 glioma model. NeuroImage 2011;54:2052–2065.
3. Alsop D, Bazelaire C, Duhamel G. In Vivo Imaging of an Inhomogeneous Component of Magnetization Transfer in Human White Matter. In:International Society for Magnetic Resonance in Medicine: Twelfth Scientific Meeting and Exhibition. ; 2004. pp. 15–21.

Le sujet proposé s’inscrit dans un contexte largement pluridisciplinaire et se réfère à des connaissances variées recouvrant l’imagerie, le traitement du signal et les méthodes numériques, la biologie, la physico-chimie ainsi que les mécanismes de contraste en IRM et en RMN. Nous recherchons un candidat physicien ou informaticien de formation ayant un intérêt pour la RMN et l’IRM et leurs applications, ainsi qu’une bonne maitrise des méthodes numériques. Une expérience avec Matlab serait indéniablement un atout.
Le stage durera 5 ou 6 mois et comprend une gratification forfaitaire mensuelle dont le montant est indexé sur les grilles du CNRS.