Type de stage
Stage de Master 2 / dernière année d’école d’ingénieur
Date ou durée du stage
Stage de 6 mois entre Février et Septembre 2022
Contexte
La plateforme d’imageries du vivant de l’Université de Paris met en œuvre des techniques d’imagerie pour le compte des équipes de recherche cherchant à caractériser des pathologies, évaluer de nouvelles thérapies, ou mettre au point de nouveaux outils d’imagerie à visées diagnostiques. Le site Cochin de la plateforme, localisée dans l’Institut Cochin (INSERM U1016) utilise des outils d’imagerie opto-acoustique et ultrasonore (échographie) pour étudier différents modèles murins de pathologie humaine. L’imagerie optoacoustique (ou photoacoustique) est une modalité émergente permettant de cartographier l’absorption optique en profondeur dans les tissus biologiques et de révéler la biodistribution d’hémoglobine (oxygénée ou désoxygénée) et d’agents de contraste moléculaires ou nanométriques (Wang and Yao, 2016, vidéo introductive ici : https://youtu.be/2f3V0DQNLYg). L’imagerie ultrasonore permet d’obtenir des images anatomiques avec un contraste de microstructure mécanique, ainsi que des images fonctionnelles avec une acquisition Doppler sensible au flux sanguin. L’émergence de l’imagerie ultrasonore ultrarapide a permis ces dernières années d’améliorer la sensibilité des images Doppler (Tanter and Fink 2014). Ces outils de pointe en imagerie sont développés sur des machines de recherche en partenariat avec Laboratoire d’Imagerie Biomédicale, puis ensuite implémentés sur le site de Cochin pour étudier des cohortes d’animaux.
Nous avons récemment développé un scanner d’imagerie opto-acoustique permettant de mesurer in vivo la saturation en oxygène dans les tissus de souris en utilisant des sondes ultrasonores basses fréquences (8MHz) (Sarkar et al, 2021). Nous avons aussi mis au point des séquences d’imagerie Doppler ultra-rapide à hautes fréquences (30MHz). Nous souhaitons désormais utiliser les hautes fréquences ultrasonores pour la formation d’images opto-acoustiques, combinées aux images de Doppler ultra-rapides déjà obtenues. Cet outil permettra de réaliser des cartographies de saturation en oxygène simultanément à des cartes de Doppler ultra-sensible.
Nous souhaitons appliquer cette modalité d’imagerie duale dans deux modèles animaux : (1) l’imagerie du placenta dans un modèle murin d’hypertension gravidique impliquant des altérations vasculaires dans le placenta (Collinot et al, 2018), (2) L’imagerie de tumeurs dans un modèle de tumeurs du pancréas orthotopiques, suite à une thérapie ultrasonore.
Bibliographie
- L. V. Wang and J. Yao, « A practical guide to photoacoustic tomography in the life sciences », Nature Methods, vol. 13, no 8, p. 627‑638, juill. 2016, doi: 10.1038/nmeth.3925.
- Tanter, M. and Fink, M. (2014) ‘Ultrafast imaging in biomedical ultrasound’, Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency Control, IEEE Transactions on, 61(1), pp. 102–119. doi: 10.1109/tuffc.2014.6689779.
- M. Sarkar, M. P. Liva, G. Renault, V. Ntziachristos, B. Tavitian, and J. Gateau, “Simultaneous in-vivo characterization of blood oxygen saturation and perfusion with Bimodal Multispectral Optoacoustic Tomography and Ultrafast Ultrasound Doppler imaging.,” in European Conferences on Biomedical Optics 2021 (ECBO), OSA Technical Digest (Optical Society of America, 2021), paper ETu5B.3.
- Collinot H, Marchiol C, Lagoutte I, Lager F, Siauve N, Autret G, Balvay D, Renault G, Salomon LJ, Vaiman D. “Preeclampsia induced by STOX1 overexpression in mice induces intrauterine growth restriction, abnormal ultrasonography and BOLD MRI signatures”. J Hypertens. 2018 Jun;36(6):1399-1406. doi: 10.1097/HJH.0000000000001695
Objectif
L’objectif du stage est d’implémenter une imagerie duale optoacoustique et Doppler ultrarapide avec une sonde ultrasonore haute fréquence, de la valider in vivo et de l’appliquer à des modèles pertinents.
Mission(s)
Le ou la stagiaire aura en charge :
- L’adaptation de séquences d’acquisition sur un échographe programmable pour une sonde haute fréquence.
- L’adaptation du code de reconstruction des images à ces données hautes fréquences
- La génération et l’affichage de cartes de SO2 et Doppler
- Le traitement des données obtenues sur les modèles murins de tumeurs du pancréas et de pré-éclampsie.
- La pose de mesures dans ces cartes pour les confronter aux autres paramètres mesurés par ailleurs (mesures de pression à la queue, croissance tumorales)
Compétences
Connaissances en programmation (Matlab) et acquisition/analyse d’images médicales. Goût pour l’expérimentation. Intérêt pour les applications à des modèles pré-cliniques.
Contraintes spécifiques : Travail en laboratoire de biologie. Travail sur petit animal
Rémunération
Gratifications de stage
Contacts
Jérôme Gateau, Chargé de Recherche CNRS, Laboratoire d’Imagerie Biomédicale
jerome.gateau[at]sorbonne-universite.fr
tel : 01 44 27 22 65
Gilles Renault, Ingénieur de Recherche, responsable de la Plateforme d’Imageries du Vivant du site Cochin
gilles.renault[at]inserm.fr
tel : 01 44 41 22 73
Lieux du stage :
Laboratoire d’Imagerie Biomédicale, 15 rue de l’École de Médecine, 75006 Paris
Plateforme d’imageries du Vivant, Institut Cochin, 24 rue du Faubourg Saint Jacques, 75014 Paris