Imagerie rénale
Laboratoire d’Imagerie Biomédicale
Maladie Rénale Chronique
La Maladie Rénale Chronique (MRC) est une maladie dans laquelle la fonction rénale diminue, de caractère asymptomatique et à forte prévalence chez des sujets apparemment sains, en particulier chez les personnes âgées, obèses et hypertendues.
À l’heure actuelle, plusieurs techniques sont utilisées en pratique clinique pour détecter des changements fonctionnels ; cependant, l’évaluation de la microvascularisation rénale demeure un défi.
L’objectif principal de notre recherche est de fournir une technique d’imagerie multiparamétrique, non invasive, capable de détecter des changements à la fois structurels et fonctionnels afin de caractériser la maladie rénale.
Nous faisons partie du groupe COST (European Cooperation in Science and Technology) Action PARENCHIMA (CA16103), au sein duquel nous travaillons activement au développement et à la standardisation de biomarqueurs d’imagerie par résonance magnétique chez des patients atteints de maladie rénale chronique.
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Imagerie rénale par résonance magnétique
Perfusion rénale
L’Arterial Spin Labeling (ASL) est une technique d’imagerie par résonance magnétique (IRM) qui utilise le sang marqué magnétiquement comme marqueur endogène pour mesurer la perfusion, sans nécessiter l’utilisation d’un agent de contraste externe.
La quantification du flux rénal est réalisée en appliquant un modèle mathématique à la carte de perfusion, transformant le signal de perfusion mesuré par IRM en unités physiologiques (ml/100 g/min) de flux sanguin rénal (RBF, selon l’acronyme anglais).
Figure 1. Description de la technique ASL dans laquelle deux images, une « label » et une « control », sont soustraites. Pour calculer la carte de perfusion, le processus est répété avec plusieurs acquisitions puis moyenné. La carte du flux rénal est calculée à l’aide d’une formule mathématique utilisant la carte de perfusion et une image de référence, permettant ainsi de quantifier le flux en unités de ml/100 g/min.
Vidéo 1. Exemple de la technique de perfusion par IRM, ASL (stratégie pCASL avec module de lecture SE-EPI) chez un volontaire
Pour mesurer la perfusion rénale, nous avons implémenté les deux techniques de marquage ASL les plus courantes : Flow-sensitive Alternating Inversion Recovery (FAIR) Pulsed ASL (PASL) et Pseudo-continuous ASL (pCASL).
Pour l’acquisition des images, nous utilisons généralement les modules de lecture balanced steady-state free precession (bSSFP) et Spin Echo – Echo Planar Imaging (SE-EPI).
Diffusion rénale
La technique Intra-voxel Incoherent Motion (IVIM) permet de mesurer le mouvement microscopique des molécules d’eau au sein des tissus. En diffusion, plusieurs images sont acquises en utilisant différentes valeurs de b (gradient de diffusion).
En appliquant un ajustement bi-exponentiel aux images acquises avec les différentes valeurs de b, la diffusion dans le tissu est caractérisée et la perfusion au niveau de la microvascularisation est estimée.
Figure 2. a) Images de diffusion pour les différentes valeurs de gradient (valeurs b), b) Exemple de l’approximation bi-exponentielle à l’aide de l’équation mathématique IVIM pour les pixels du cortex (carré bleu) en fonction des valeurs b. À droite, cartes des coefficients de diffusion : c) coefficient D (10-3 mm²/s), d) D* (10-3 mm²/s) et e) fraction de perfusion (FP) (%).
Applications cliniques de l’imagerie multiparamétrique par IRM
Ces techniques ont été utilisées pour mesurer la perfusion rénale dans une étude chez des patients diabétiques et chez des patients transplantés rénaux. Dans les deux cas, les résultats ont été prometteurs, nous incitant à approfondir le développement et l’optimisation de ces techniques.
Néphropathie diabétique
La néphropathie diabétique (ND) est une complication de la microvascularisation chez les patients atteints de diabète sucré (DS) et constitue une cause majeure d’insuffisance rénale chronique. Les signes cliniques de la lésion ne deviennent apparents que lorsque celle-ci est déjà à un stade avancé.
Cette étude démontre que la technique ASL est capable de détecter des changements hémodynamiques chez des patients diabétiques, depuis les stades précoces jusqu’aux stades avancés de la MRC. Les cartes de flux rénal chez des patients atteints de diabète sucré de type 2 montrent une réduction de 28 % du flux dans le cortex rénal par rapport à des sujets témoins sains. « Arterial spin labeling MRI is able to detect early hemodynamic changes in diabetic nephropathy »
Pour cette raison, nous considérons que la technique ASL pourrait aider à identifier les patients à risque de développer une néphropathie diabétique.
Figure 3. Cartes du flux rénal chez (A) un volontaire sain et (B) une personne atteinte de diabète. L’échelle de couleur représente le flux sanguin rénal (RBF) en unités de mL/min/100 g.
Transplantation rénale
La transplantation rénale est le traitement de choix pour les patients au stade 5 de la MRC. L’un des principaux facteurs contribuant à l’évaluation de la fonction rénale est une perfusion stable et adéquate. En effet, l’ischémie liée à la chirurgie post-transplantation contribue à la dysfonction rénale initiale du greffon et continue d’affecter la fonction rénale.
Une étude a été réalisée afin de mesurer la perfusion et la diffusion dans le greffon rénal de patients transplantés présentant une fonction rénale stable.
Figure 4. Cartes de diffusion et de perfusion chez un patient porteur d’un rein transplanté (de gauche à droite : coefficient D (10-3 mm²/s), coefficient D* (10-3 mm²/s), fraction de perfusion (FP – %) et carte du flux rénal (mL/min/100 g)).
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