Détection ultra-sensible des agents de contraste IRM
Des scientifiques ont mis au point un capteur permettant de détecter le gadolinium même en quantités infimes.
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L'Imagerie par résonance magnétique, ou IRM, fournit des images très détaillées de l'intérieur du corps. Il s'agit d'une technique indispensable au diagnostic et à la planification du traitement de nombreux cancers ; elle n'entraîne aucune exposition aux rayonnements pour l'organisme, car elle utilise des champs magnétiques et des ondes radio à faible énergie. Les altérations pathologiques, telles que les tumeurs, peuvent être clairement distinguées des tissus sains sur les images IRM.
Le gadolinium, un élément présent dans les produits de contraste et solidement emprisonné dans une molécule dite « chélate », comme dans une cage moléculaire, assure le contraste nécessaire aux images IRM. En raison de ses propriétés magnétiques particulières, le gadolinium interagit, dans l’appareil d’IRM, avec les molécules d’eau présentes dans le corps. Certains tissus riches en eau apparaissent ainsi plus clairs sur l’image, ce qui crée des contrastes dans l’imagerie.
Près de la moitié des examens IRM font appel à des produits de contraste à base de gadolinium. Après l’examen, ceux-ci sont éliminés par les reins dans l’urine et se retrouvent dans les eaux usées. Là, le gadolinium reste certes lié à long terme dans sa cage chélatée. « Nous constatons néanmoins la nécessité urgente de jeter les bases de nouvelles méthodes d’analyse sensibles, grâce auxquelles nous pourrons suivre la trace du gadolinium issu des produits de contraste, mais aussi des processus industriels, dans l’environnement », explique Leif Schröder, du DKFZ, qui a dirigé l’étude.
Mesure du gadolinium jusqu’à l’échelle micromolaire
Les scientifiques ont combiné deux effets. D’une part, ils ont utilisé du xénon hyperpolarisé, un gaz rare fortement magnétisé, qui est enfermé dans un autre type de cage et émet des signaux en IRM. Le spin nucléaire du xénon sert alors de capteur quantique et émet deux signaux distincts : l’un correspondant au xénon lié aux molécules de la cage, l’autre au xénon libre dans la solution. D’autre part, le gadolinium chasse le xénon de sa cage, de sorte que le signal correspondant au xénon s’affaiblit puis finit par disparaître complètement.
« Grâce à la réduction du signal du xénon, nous avons pu déterminer la concentration de gadolinium à l’extérieur de la cage », explique Hannah Gerbeth, première autrice de l’étude. L’équipe de chercheurs du DKFZ a constaté que des dosages du gadolinium étaient possibles à l’échelle micromolaire. Cela fait de la molécule-cage, dans les conditions de l’expérience, un capteur hautement sensible au gadolinium. « Cette découverte montre que les propriétés particulières de l’interaction entre le gadolinium, le xénon et la cage permettent une détection plus sensible que ce qui était possible dans les travaux de recherche antérieurs utilisant l’IRM », explique Leif Schröder.
La méthode permettant de distinguer le gadolinium libre des formes chélatées pourrait contribuer à améliorer son utilisation en milieu clinique et la détection des substances contenant du gadolinium dans l’environnement. Les scientifiques souhaitent désormais tester la capacité du capteur à détecter le gadolinium dans d’autres plages de concentration. Ils ont également l’intention d’étudier si d’autres ions sont également liés de manière sélective par la cage et pourraient ainsi perturber le capteur de gadolinium.
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