Étude de l'impact du radiomarquage in vitro de cellules avec des émetteurs beta+ pour l'imagerie TEP : développement dosimétrique à l'échelle multi-cellulaire, analyse des paramètres d'influence et application au cas du 18F-FDG

​Marion Jacquemin a soutenu sa thèse le mercredi 7 octobre 2020 à Fontenay-aux-Roses.

​En médecine nucléaire, suite au marquage de cellules in vitro avec des radionucléides, l’évaluation des doses reçues à la cellule est essentielle pour comprendre les effets biologiques associés et comparer différentes expériences entre elles. Réalisée notamment avec des émetteurs β+ pour le suivi de cellules par imagerie TEP, la procédure implique l’utilisation de fortes activités dans un volume restreint pouvant alors induire des doses élevées et entrainer une mortalité cellulaire et par la même conduire à une perte de la qualité de l’image. De plus, les altérations fonctionnelles des cellules pouvant être induites par le radiomarquage soulève des questionnements sur le devenir des cellules après injection au patient.

Ce travail de recherche s’inscrit dans la perspective de mieux appréhender les enjeux qui sous-tendent cette procédure et d’éclairer les pratiques actuelles. Dans ce cadre, l’étude a porté plus précisément sur l’évaluation réaliste des doses reçues aux cellules lors d’un radiomarquage de cellules au 18F-FDG pour l’imagerie TEP et leur corrélation aux effets observés.

Une première partie du travail de thèse a reposé sur le développement et l’optimisation d’outils de calculs de dose à l’échelle cellulaire. À partir d’un modèle générique qui s’applique à tout type de radionucléide et de distribution cellulaire, une analyse comparée de plusieurs méthodes de calculs hybrides a été réalisée en s’appuyant sur des approches analytiques, de simulations Monte Carlo ou de dynamique moléculaire. Par ces approches l’impact de différents facteurs (densité cellulaire, efficacité de marquage et configuration géométrique) sur les doses aux cellules ont pu être ainsi étudiés et discutés.

Dans un second temps, des expériences de marquage in vitro de cellules mésenchymateuses (adMSC) et lymphoblastoïdes JURKAT au 18F-FDG, suivies de différents tests fonctionnels, i.e., survie clonogénique, cycle cellulaire, et cinétique d’apparition et réparation de cassures double brins ont été réalisées. Pour relier les effets observés à des doses précises, un modèle dosimétrique multi-cellulaire a été développé, prenant en compte l’ensemble des étapes de l’expérience, de l’incubation des cellules avec le radiopharmaceutique à la mise en culture des cellules pour les différents tests fonctionnels. Les résultats obtenus permettent de mieux comprendre l’exposition des cellules au cours des étapes de marquage in vitro et des conséquences fonctionnelles sur les cellules marquées, apportant ainsi une base de connaissances pour une future standardisation des méthodes de marquage.