Journée « Sciences physiques et technologies pour le vivant et la santé »

 

Salon MESUREXPO à Paris-Nord VILLEPINTE

Mardi 30 septembre 2008 de 9h30 à 17h30

Hall 1, Salle de conférence 111

 

La journée est organisée par la Société Française de  Physique et l’Université Paris 13 (Villetaneuse). Tout au long de son histoire, la physique a accompagné la biologie et la médecine, fournissant les microscopes optiques, les rayons X, la radioactivité, la résonance magnétique nucléaire (RMN) et les spectroscopies et microscopies électronique, atomique, laser. Les physiciens trouvent aussi dans le monde du vivant des sources d’inspiration qui leur servent de modèles bio-mimétiques pour concevoir de nouveaux matériaux, des machines ou des robots moléculaires. La journée sera articulée autour de 7 thèmes majeurs : imagerie par résonance magnétique et par tomographie à positons, innovation thérapeutique en cancérologie, protonthérapie et hadronthérapie, nanobiosciences, biomatériaux thérapeutiques, optique et diagnostic médical, ultrasons.

 

Comité scientifique : Charles Desfrançois (Univ. Paris 13 Villetaneuse), Jean-Michel Tualle (Univ. Paris 13 Villetaneuse), Didier Letourneur (Unité INSERM-P7-P13), Jean-Michel Lagniel (GANIL, Caen), Denis Le Bihan (CEA Saclay/DSV/ Neurospin), Emmanuel Beaurepaire (LOB, Ecole Polytechnique), Michèle Leduc (Présidente de la SFP), Jean-Claude Mialocq (CEA Saclay, DSM/Iramis)

 

09h30 - 10h00 Accueil

 

10h00 - 10h10 Introduction 

Jean Loup Salzmann (Président de l’Université Paris 13 Villetaneuse), Michèle Leduc (Présidente de la SFP)

 

Session 1. Chairman : Charles Desfrançois

10h10 - 10h40 L’IRM comme outil d’exploration du cerveau

Alexis  Amadon (CEA Saclay, DSV/Neurospin)

En 1973, Paul Lauterbur publia la première image réalisée par résonance magnétique nucléaire (IRM). L’augmentation du champ magnétique statique permit progressivement d’améliorer la résolution spatiale des images. Une des richesses de l’IRM réside dans la grande variété de contrastes que l’on peut obtenir selon la séquence d’acquisition. Ces contrastes peuvent résulter de la variation de la densité de matière, des temps de relaxation nucléaire des différents tissus, ou encore du coefficient de diffusion de l’eau dans ceux-là. Depuis les années 1990,  l'IRM fonctionnelle permet de voir le cerveau en activité : elle tire parti du contraste induit par le taux d’oxygène dans le sang et localise les zones d'activations neuronales lors de tâches cognitives.

Les principes physiques de l'IRM seront introduits. Puis les trois applications phares de cette technique à l'observation du cerveau seront présentées : les imageries anatomique, fonctionnelle, et de diffusion. Un tour d’horizon des dernières avancées sera donné.

 

10h40 - 11h10 Hadronthérapie. Régis Ferrand (CPO,Orsay)

Née au lendemain de la seconde guerre mondiale, l'idée d'utiliser des protons et des ions légers (de l'hélium au néon, aujourd'hui essentiellement du carbone) pour la radiothérapie se base d'abord sur une efficacité balistique bien meilleure que les rayonnements conventionnels  (photons X et électrons), en raison d'une diffusion latérale faible et d'un dépôt d'énergie en profondeur fini (pic de Bragg). A cela s'ajoute une densité d'ionisation différente  le long de la trajectoire qui se traduit par des effets biologiques différentiels, en particulier pour les ions carbone dont l'efficacité biologique relative varie entre 2,5 et 8 sur le parcours (intéressant pour les tumeurs radiorésistantes). L'hadronthérapie, bien que représentant moins de un pour mille des patients traités dans le monde (environ 6000 traitements protons et 500 traitements carbone par an), est actuellement en pleine expansion avec une vingtaine de centres en opération et autant de projets en élaboration, seulement limitée pour l'instant par la taille et le coût des installations (on estime qu'entre 10 et 20 % des patients traités en radiothérapie pourrait bénéficier à terme de protons ou d'ions). L'hadronthérapie est vraiment pluridisciplinaire, impliquant à la fois la médecine, la biologie (radiobiologie) et bien entendu la physique (physique des accélérateurs, modélisation de l'interaction et dosimétrie). Aujourd'hui en pleine dynamique, cette discipline a atteint un certain niveau de maturité (clinique et technologique, avec une dizaine d'industriels impliqués) mais conserve un potentiel de recherche et développement considérable, s'inscrivant naturellement dans l'évolution vers une  radiothérapie toujours plus ciblée et adaptative. La France, avec ses deux centres de protons (Nice et Curie-Orsay, actuellement en phase d'expansion), son futur centre de traitement et de recherche (Lyon-Etoile, 2013) et son futur centre de ressources (Caen-Archade), y est fortement impliquée.

 

11h10 - 11h40 Liposomes superparamagnétiques pour l’Imagerie Médicale et la Vectorisation de Principes Actifs. Sylviane  Lesieur (UMR CNRS 8612 Faculté de Pharmacie/Université Paris-Sud, Châtenay-Malabry)

Les liposomes sont bien connus pour être des systèmes biocompatibles désignés pour la vectorisation systémique de principes actifs. Ici, des liposomes submicroniques stabilisés stériquement par un polymère hydrophile et chargés de nanocristaux de maghémite superparamagnétiques (ferrofluide) ont été spécialement développés pour le ciblage magnétique des tumeurs solides. La structure des liposomes permet d’envisager la vectorisation de molécules thérapeutiques conjointement au ferrofluide, agent de contraste efficace pour l’imagerie par résonance magnétique (IRM). Les caractéristiques biophysiques de ces systèmes seront présentées avant d’exposer les résultats prometteurs obtenus lors d’expérience in vivo chez la souris.

 

11h40 - 12h10 Ingénierie cardiovasculaire

Didier Letourneur (INSERM U698 - Université Paris 7- Université Paris 13)

Les biomatériaux sont déjà au centre d'innovations importantes dans le traitement des traumatismes, de certaines affections (en particulier cardio-vasculaires) ou du vieillissement. Des progrès importants sont actuellement réalisés dans le cadre de l’ingénierie tissulaire en intégrant dans une approche plus large les avancées techniques de la chimie des polymères, des biotechnologies, et des thérapies cellulaire et génique. Cette approche très pluridisciplinaire vise à concevoir des matériaux associant dans une même unité fonctionnelle un matériau synthétique ou naturel, si possible dégradable, et une composante cellulaire dans une architecture tridimensionnelle appropriée. Avec ces nouveaux biomatériaux hybrides, il s'agit de favoriser l'aptitude de l'organisme à se réparer. Les techniques d’imagerie médicale permettent de valider ces développements chez l’animal puis chez l’homme. De ces champs d'investigations, des innovations importantes sont attendues, en particulier dans le domaine présenté du remplacement des vaisseaux pathologiques.

 

12h10 - 14h00 Déjeuner libre et visite du salon

 

Session 2. Chairman : Jean-Michel Tualle

14h00 - 14h30 Imagerie optique et biothérapie du cancer : un pas vers la clinique ?

Jean-Luc Coll première partie deuxième partie (Institut Albert Bonniot - Inserm U823 – UJF Grenoble)

Depuis plusieurs années nous développons des vecteurs non-viraux capables de cibler les tumeurs après injection par voie veineuse et d’assurer le transfert spécifique d’une drogue de grosse taille dans les cellules visées uniquement. Pour réaliser ce projet, et en collaboration avec le CEA-LETI et le CNRS (UMR-5250) nous avons développé des appareils et des sondes adaptés à l’imagerie optique proche infra-rouge qui permettent : i)  le suivi de la prise et/ou de la progression de métastases profondes chez la souris ; ii) le suivi des molécules injectées et de leur accumulation dans les tumeurs. Grâce à ces travaux chez le petit animal, nous pouvons maintenant adapter ces méthodes et molécules pour l’imagerie et la thérapie de certains cancers chez l’homme.

 

14h30 - 15h00 Microscopie non-linéaire des tissus. Emmanuel Beaurepaire (Ecole Polytechnique, Laboratoire d’optique et biosciences, CNRS-INSERM, Palaiseau)

La microscopie optique non linéaire, ou multiphotonique, s’est progressivement imposée comme une technique incontournable d’observation des tissus biologiques. Elle permet en effet de sonder un tissu intact à quelques centaines de microns de profondeur avec une résolution 3D micrométrique. Les différents mécanismes de contrastes exploitables (fluorescence, génération d’harmoniques) fournissent des informations complémentaires, utilisables dans des domaines allant des neurosciences à la biologie du développement et à la physiopathologie des tissus.

 

15h00 - 15h30 Pause

 

Session 3. Chairman : Didier Letourneur  

15h30 - 16h00 Imagerie moléculaire en tomographie par émission de positons

Claude Comtat (CEA-Institut d’Imagerie Biomédicale)

La Tomographie d’Émission de Positons (TEP) est une technique d’imagerie moléculaire qui permet de visualiser et de mesurer in vivo des processus biologiques au niveau moléculaire et cellulaire avec un minimum de perturbations. Elle offre ainsi la possibilité de comprendre des phénomènes moléculaires et cellulaires qui sont à la base de l’apparition et du développement de maladies. La TEP repose sur l’injection au patient d’une molécule sonde pour une cible spécifique, marquée avec un radionucléide émetteur de positrons. La distribution dans l’organisme de la molécule injectée est ensuite reconstruite grâce à la détection à l’extérieur du patient des produits d’émission du marqueur radioactif. Les principales applications diagnostiques de la TEP sont l’oncologie (l’essentiel des applications cliniques), la neurologie et la cardiologie.

Les principes physiques de la TEP seront introduits. Des exemples d’applications en recherche clinique seront présentés. Un aperçu des derniers développements instrumentaux sera donné.

 

16h00 – 16h30 Détection optique de nanoobjets individuels.

Brahim Lounis (CPMOH, U. Bordeaux et CNRS)

Les développements récents des nanosciences permettent aujourd’hui d’étudier des systèmes extrêmement complexes à des échelles encore inaccessibles il y a une quinzaine d’années. Dans ce contexte très dynamique, il est crucial de disposer d’outils de caractérisation sensibles et spécifiques, permettant d’étudier des objets nanométriques individuels. Grâce à leur polyvalence et à leur caractère peu invasif, les méthodes optiques sont des outils privilégiés.

 

16h30 - 17h00 Propagation de la lumière diffuse et applications biomédicales

Jean-Michel  Tualle (Laboratoire de Physique des Lasers, CNRS Université Paris 13, Villetaneuse)

Les tissus biologiques présentent une fenêtre de transmission dans l'infrarouge proche, qui ouvre la possibilité de les sonder en profondeur, avec à la clé des informations qui peuvent se révéler très utiles au diagnostic médical comme l’oxygénation ou l’irrigation sanguine d’un organe. Le comportement diffusif de la lumière a cependant tendance à brouiller ces informations, et cette difficulté doit être contournée, en effectuant par exemple des mesures résolues dans le temps de l’intensité lumineuse diffuse. Les applications de cette technique vont du suivi fonctionnel du patient au dépistage de tumeurs cancéreuses.

 

17h00 – 17h30 Agents de contraste pour ultrasons : de l’imagerie à la thérapie

Ayache Bouakaz (INSERM U930, CHU Bretonneau, Tours)

Les microbulles de gaz sont utilisées comme produit de contraste ultrasonore. Elles sont injectées chez les patients afin d'améliorer le diagnostic dans différentes applications telles que l'évaluation de la perfusion myocardique, ou la détection et la caractérisation de tumeurs. Les applications cliniques futures des microbulles s’étendent au-delà de l’imagerie et du diagnostic vers des applications thérapeutiques. Les microbulles de gaz activées par ultrasons augmentent de façon réversible la perméabilité membranaire des cellules et permettant ainsi l’entrée de molécules étrangères dans la cellule. De plus elles offrent la possibilité d'incorporer des composants thérapeutiques et d'agir comme véhicule, et d’identifier des cibles d'intérêt par le biais de ligands spécifiques de certaines molécules anormalement surexprimées.

 

17h30 – 17h40 Conclusions

 

 

Pour plus d’informations :

 

http://sfp.in2p3.fr/expo/