Imagerie quantitative du dépot d'aérosols dans les voies aériennes par résonance magnétique de l'hélium-3 hyperpolarisé

Le paysage des therapies inhalees connait de profondes evolutions depuis les deux dernieres decennies, avec pour objet la consideration nouvelle du poumon comme un site de transfert des agents therapeutiques vers le compartiment sanguin. Cette approche originale est apparue par la combinaison de developpements theoriques et pratiques multiples impliques dans la mise au point de nombreux medicaments, depuis le traitement de la douleur et du diabete jusqu'a la vaccination et le traitement de certains cancers. La quantite effective de medicament delivree par aerosols est ponderee par de nombreux facteurs dont le mode et les conditions d’inhalation, les proprietes physiques des gaz en jeu, la morphologie des voies respiratoires ou encore les proprietes physico-chimiques des particules vehiculees. Les developpements en cours ces quatre dernieres annees ont ete conditionnes par des resultats encore mal compris, soulignant les limites des connaissances sur le transport et le depot d'aerosols dans le poumon. Ces manques mettent en avant le besoin d'outils performants pour l'evaluation du depot de particules dans les voies respiratoires.Les techniques d’imagerie permettent a la fois l’evaluation spatiale et quantitative du depot, avec pour seules references aujourd’hui, les techniques de medecine nucleaire. Outre l’aspect ionisant de ces techniques, elles beneficient d’une sensibilite de detection encore inegalee. Elles demeurent neanmoins limitees par des resolutions spatiale et temporelle faibles, rendant le plus souvent difficile tant l’interpretation du depot que le role joue par les principaux mecanismes de clairance dans les voies aeriennes. Depuis la fin des annees 1990, les techniques de resonance magnetique imagent des noyaux hyperpolarises (helium-3 et xenon-129) et etablissent de nouveaux standards dans l’exploration de la fonction pulmonaire.Cette these etablit, sur la base de l’IRM de l’helium-3 hyperpolarise, une nouvelle modalite d’imagerie pour detecter et quantifier le depot d’aerosols dans les voies aeriennes.Dans un premier temps, et dans un contexte ou l’imagerie par resonance magnetique ne s’etait pas encore penchee sur la problematique des aerosols therapeutiques, un vaste travail d’investigation a ete mene pour evaluer la sensibilite de l’IRM de l’helium-3 hyperpolarise au depot d’aerosols marques a base d’oxyde de fer superparamagnetique. Le second volet de ce travail s’est porte sur la validation de notre methode d’evaluation, et sur le developpement de la quantification du depot d’aerosols. Nous avons enfin pu tester la reproductibilite de notre methode d’evaluation du depot in vivo chez le rat, grâce a la realisation d’une plateforme de ventilation et d’administration de gaz et d’aerosols dediee, SAGAS.