CHIMIE Des électrons pris de vitesse IMAGERIE MÉDICALE Un envoyé spécial en direct du foie Un nouveau marqueur d’imagerie médicale, le Lactal, devrait considérablement améliorer le diagnostic et la prise en charge des troubles hépatiques. « En étant capté par les cellules saines du foie, le Lactal offre une image directe de leur activité », souligne Michel Bessodes, chimiste à l’Unité de pharmacologie chimique et génétique et d’imagerie (UPCGI) 1, qui a participé à sa mise au point 2. Un véritable progrès puisque, aujourd’hui, les médecins européens évaluent le fonctionnement de l’organe à l’aide d’une batterie de tests sanguins. Or les IRM ou scintigraphies obtenues grâce au Lactal permettraient au chirurgien de connaître la proportion de cellules du foie fonctionnelles et donc de décider si une ablation partielle suffit, si le patient peut attendre une thérapie ou bien si la greffe est nécessaire. Dans ce cas, en visualisant la reprise de l’activité hépatique chez le receveur, le Lactal permettrait au médecin de savoir Àl’intérieur d’une molécule, tout n’est pas figé. Lorsqu’elle perd ou gagne un atome par exemple, des réarrangements d’électrons surviennent en un temps record, de l’ordre de la centaine d’attosecondes (une attoseconde vaut 10 –18 seconde). Vu la rapidité du phénomène, les physiciens n’avaient jamais pu observer ces déplacements intramoléculaires jusqu’à aujourd’hui. En réunissant l’expertise de cinq laboratoires, dont celui de Spectrométrie ionique et moléculaire (Lasim) 1, à Villeurbanne, une équipe européenne est parvenue à prendre de vitesse les électrons et à capturer leur mouvement lors de la dissociation d’une molécule de dihydrogène (H 2). L’expérience se déroule en trois étapes. D’abord, une onde électromagnétique ultrabrève, d’une durée de 300 attosecondes, et énergétique est envoyée sur un gaz de H 2. En interagissant avec une molécule, les photons associés à l’onde éjectent un électron et déstabilisent la molécule, qui commence à se briser. Après un court délai de quelques centaines d’attosecondes, une seconde impulsion ultrabrève vient « sonder » le réarrangement des électrons à l’intérieur de la molécule. Troisième phase, on reproduit l’expérience pour différents délais sur plusieurs centaines d’attosecondes. On obtient alors un film constitué de la succession d’images des différentes étapes qui mènent à la dissociation complète de la molécule. Simple sur le papier, cette caméra moléculaire a exigé plusieurs années de développement. Obtenir des impulsions précisément quand arrêter les médicaments antirejets, un traitement extrêmement contraignant. Le principe du Lactal repose sur l’un des rôles essentiels du foie : débarrasser l’organisme des éléments toxiques ou des protéines dont il n’a plus besoin. Les cellules du foie – les hépatocytes – possèdent à leur surface des récepteurs capables de se lier à ces protéines. Si les récepteurs fonctionnent, les hépatocytes sont sains. Les scientifiques ont perfectionné une pratique déjà existante en Asie : utiliser une protéine, l’albumine humaine, marquée radioactivement pour visualiser les cellules fonctionnelles par imagerie médicale. Si la théorie est relativement simple, la mise au point du marqueur, elle, est plus complexe. Et c’est là que les chercheurs de l’UPCGI, en collaboration avec le docteur Philippe Chaumet-Riffaud, de l’hôpital du Kremlin-Bicêtre, ont innové. « Nous avons mis au point une réaction chimique capable de doter l’albumine électromagnétiques attosecondes uniques, un détecteur à imagerie ultrasensible et une description théorique complète de l’expérience (1,5 million d’heures de calculs sur ordinateur ont été nécessaires pour cela !) figurent parmi les défis qu’ont dû relever les chercheurs. L’observation de processus moléculaires à l’échelle de temps du mouvement des électrons est la première application de cette expérience d’imagerie attoseconde. Le contrôle de réactions chimiques en serait une seconde. C’est en effet un autre aspect de l’expérience internationale : la seconde impulsion ne se contente pas de sonder les électrons, elle est aussi capable d’influencer leur mouvement dans la molécule. « Dans une réaction où une molécule se fragmente suivant différentes voies de deux fonctionnalités en une seule étape : un ligand qui se lie à l’hépatocyte et un cryptant auquel s’attache la molécule radioactive », explique Nathalie Mignet, de l’UPCGI. La simplicité de cette réaction unique, réalisable à température ambiante et en seulement 45 minutes, rend le procédé robuste pour une fabrication à grande échelle. En outre, les images obtenues grâce au Lactal sont d’excellente qualité puisque, chez le rat, moins de 10 minutes après son injection par voie intraveineuse, 90% du Lactal s’accumulent dans le foie. Après ces essais précliniques convaincants, l’équipe de scientifiques cherche une société pour continuer les tests et transférer leur technologie en vue d’une commercialisation. Caroline Dangléant 1. Unité CNRS/Université Paris-V/Inserm/Chimie ParisTech. 2. Ces travaux ont été publiés dans la revue Bioconjugate Chemistry en mars 2010. VIEDESLABOS 11 possibles, commente Franck Lépine, du Lasim, en manipulant les électrons et donc les liaisons chimiques lors de la réaction, comme on le fait dans notre expérience, il serait possible de choisir le chemin de fragmentation emprunté par la molécule. » Et donc d’augmenter le rendement de la réaction en favorisant la création de telle espèce chimique plutôt que de telle autre. Xavier Müller 1. Unité CNRS/Université Lyon-I. CONTACT ➔ Franck Lépine Spectrométrie ionique et moléculaire, Villeurbanne franck.lepine@lasim.univ-lyon1.fr Comme le montre cette image prise chez le rat, le Lactal s’accumule très rapidement dans le foie (ici, en rouge et en vert). CONTACTS Unité de pharmacologie chimique et génétique et d’imagerie, Paris ➔ Michel Bessodes michel.bessodes@parisdescartes.fr ➔ Nathalie Mignet nathalie.mignet@univ-paris5.fr Le journal du CNRS n°246-247 juillet-août 2010 © P.Chaumet-Riffaud/Service de biophysique et de médecine nucléaire/Université Paris-XI