Tuesday March 31 2009
CEA
L’imagerie multi-modalités revisite le métabolisme énergétique cérébral
CEA
Enjeux : Comprendre la régulation du métabolisme énergétique cérébral et accroître la visibilité des technologies d’imagerie développées à l’I²BM.
Une équipe CEA-CNRS de MIRCen a développé une approche originale de mesure du métabolisme énergétique cérébral. Cette approche repose sur la combinaison de 3 techniques d’imagerie médicale de pointe : la tomographie par émission de positons (TEP) du 18F, la résonance magnétique nucléaire (RMN) du 13C, et la RMN du 31P. Chacune de ces techniques permet de mesurer une étape clé de la synthèse d’énergie par le cerveau : le flux glycolytique* (TEP), la vitesse du cycle de Krebs* (RMN du 13C) et la synthèse d’ATP* (RMN du 31P).
Si la technique TEP utilisée ici est validée depuis de nombreuses années, des approches originales ont dû être développées en RMN (du 13C et du 31P) pour permettre la mesure des flux métaboliques avec une bonne précision.
La mesure de la synthèse d’ATP, particulièrement difficile in vivo, n’avait été rapportée que par une seule équipe avant ce travail. La mise au point de cette approche a fait l’objet d’un travail méthodologique original au CEA.
Cette étude a été effectuée sur un groupe de primates, permettant pour la première fois une visualisation intégrée de l’ensemble du métabolisme énergétique cérébral in vivo. Le degré de couplage entre certaines réactions a notamment pu être vérifié in vivo, ceci permettant le calcul du rendement énergétique cérébral.
En outre, la cohérence des 3 flux mesurés a permis de valider la RMN du 31P comme technique fiable de quantification de la synthèse cérébrale d’ATP.
La mesure de la synthèse d’ATP et du rendement énergétique ouvrent de nouvelles voies d'exploration des processus neurodégénératif. Bien que l'origine de la plupart des maladies neurodégénératives reste inconnue, l'hypothèse d'une atteinte énergétique précoce est souvent évoquée. L'approche d'imagerie multimodale présentée dans l'article de PNAS devrait ainsi permettre de tester cette hypothèse in vivo.
Légende :
glycolyse : voie métabolique au cours de laquelle le glucose est transformé en pyruvate, puis en lactate (glycolyse anaérobie) ou en acétyl-CoA (glycolyse aérobie). Cette voie catabolique génère de l'énergie.
Cycle de Krebs : voie métabolique au cours de laquelle l'acétyl-CoA est oxydé en gaz carbonique (CO2). Cette voie catabolique et anabolique génère de l'énergie.
ATP : Molécule servant à emmagasiner et à transporter de l'énergie. Elle est notamment constitué de trois groupes phosphates unis les uns aux autres par deux liaisons pyrophosphates à haut potentiel énergétique.
Référence :
Multimodal neuroimaging provides a highly consistent picture of energy metabolism, validating 31P MRS for measuring brain ATP synthesis. Myriam Chaumeil, Julien Valette, Martine Guillermier, Emmanuel Brouillet, Fawzi Boumezbeur, Anne-Sophie Herard, Gilles Bloch, Philippe Hantraye and Vincent Lebon PNAS 2009106:3988-3993.