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Magnetic resonance imaging platform for probing fat microstructure

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L’imagerie de la graisse par IRM pourrait aider à la prise en charge du syndrome métabolique et de l’ostéoporose

Bien que le syndrome métabolique et l’ostéoporose incarnent des problèmes sanitaires et socio‑économiques majeurs à l’échelle mondiale, la prise en charge des patients concernés par ces deux pathologies reste problématique. ProFatMRI est à l’origine d’avancées permettant d’améliorer les options cliniques via une imagerie non invasive.

Santé

Les biomarqueurs sont bien établis pour diagnostiquer le syndrome métabolique, mais les interventions visant à prévenir deux des conséquences les plus courantes — le diabète et les complications cardiovasculaires — sont inefficaces. Si l’ostéoporose peut être traitée par des médicaments, son diagnostic précoce est inefficace, le risque de fracture étant mal connu. La graisse a récemment permis de mieux comprendre ces deux pathologies. «Sonder les propriétés de la graisse au niveau cellulaire pourrait apporter des solutions révolutionnaires permettant de surmonter les difficultés actuelles en matière de prévention du syndrome métabolique et de diagnostic précoce de l’ostéoporose», explique Dimitrios Karampinos, de l’université technique de Munich et coordinateur du projet ProFatMRI. Le projet, financé par le Conseil européen de la recherche, a adapté l’imagerie par résonance magnétique (IRM) pour évaluer de manière non invasive, en un seul examen, la microstructure de la moelle osseuse et du tissu adipeux, composé principalement d’adipocytes.

Des biomarqueurs plus robustes

Les biomarqueurs actuels de la graisse concernant le syndrome métabolique laissent des questions sans réponse telles que: pourquoi tous les patients atteints d’obésité ne développent‑ils pas un diabète de type 2? La graisse peut être blanche ou brune. La graisse blanche stocke l’énergie excédentaire, tandis que la graisse brune transforme l’énergie en chaleur. La graisse blanche excédentaire est caractéristique de l’obésité, et les gros adipocytes blancs ont été associés à une insulinorésistance. De récentes données suggèrent que la graisse brune contribue à prévenir le syndrome métabolique. Pouvoir mesurer le volume et la microstructure de ces deux types de graisse pourrait fournir des informations cliniques utiles. Le biomarqueur traditionnel de diagnostic de l’ostéoporose est la densité minérale osseuse (DMO). Mais elle s’est avérée inadéquate pour identifier le risque de fracture. Même avec une DMO élevée, les diabétiques de type 2 présentent un risque accru de fracture. De récentes données suggèrent qu’une teneur plus élevée en graisse de la moelle osseuse est corrélée au risque de fracture.

La percée de l’imagerie

L’objectif de ProFatMRI était de différencier de manière non invasive la graisse blanche et la graisse brune et de caractériser le contenu minéral osseux et la moelle osseuse. L’équipe a d’abord dû mettre au point des méthodes d’acquisition et de traitement des données afin que l’IRM puisse se concentrer sur les protons des molécules de graisse, plutôt que sur ceux de l’eau. La teneur en graisse des tissus et d’autres propriétés ont ensuite été imagées pour différencier le blanc du brun. «Nous avons montré que la différence de teneur en graisse tissulaire entre une région typique de graisse blanche et une région typique de graisse brune chez l’homme est liée à la production de chaleur induite par le froid. En d’autres termes, les personnes qui produisent plus de chaleur en réponse au froid devraient présenter des quantités plus élevées de graisse brune, ce qui suggère un métabolisme potentiellement plus sain», ajoute Dimitrios Karampinos. L’équipe a également mis au point de nouvelles méthodes d’IRM pour mesurer de manière non invasive la taille des gouttelettes lipidiques humaines, afin d’évaluer la taille des cellules adipeuses blanches. Ces mesures ont été validées au regard d’échantillons examinés sous microscope. Les techniques d’IRM ont également été utilisées pour évaluer la graisse de la moelle osseuse et la fine couche d’os cortical de la colonne vertébrale, où se produisent généralement les fractures. «Nous sommes les premiers à utiliser des techniques d’imagerie par résonance magnétique de type CT sans radiation dans des études de patients pour mesurer simultanément les modifications des tissus de la moelle osseuse et de l’os cortical», déclare Dimitrios Karampinos. Il a été démontré que la graisse de la moelle osseuse diffère selon l’âge et le sexe des sujets, contrairement à l’os, ce qui suggère des influences physiopathologiques complexes sur les adipocytes. Ces résultats ont été validés au regard de la tomographie assistée par ordinateur.

Vers une application en milieu clinique

Les techniques de ProFatMRI contribuent directement aux politiques européennes de prévention de l’obésité et de dépistage de l’ostéoporose, décrites sur le portail de connaissances de la Commission européenne Health Promotion and Disease Prevention Knowledge Gateway. Dans le cadre du projet FatVirtualBiopsy, l’équipe développe actuellement une validation de principe qui traduit les mesures de la taille des gouttelettes lipidiques en un outil non invasif permettant de mesurer la taille des adipocytes humains in vivo. Ils transposent également leurs techniques d’imagerie des os et de la moelle osseuse dans les examens cliniques portant sur la colonne vertébrale, notamment pour évaluer les fractures chez les patients présentant des changements dégénératifs de la colonne vertébrale et des métastases osseuses.

Mots‑clés

ProFatMRI, imagerie par résonance magnétique, graisse, syndrome métabolique, ostéoporose, diabète, pathologie, cellule, densité minérale osseuse, fracture, tissu

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