Optimisation de l’IRM cérébrale des tumeurs avec l’imagerie pondérée APT

L’imagerie pondérée Amide Proton Transfert (APT) est une méthode d’IRM émergente qui génère un contraste d’image différent de celui de l’IRM conventionnelle. L’imagerie pondérée Amide Proton Transfert (APT) est une méthode d’IRM de transfert de saturation par échange chimique (CEST), et son signal repose sur la concentration de protéines et de peptides endogènes généralement présents dans les tissus tumoraux cérébraux de haut grade. Par conséquent, l’imagerie pondérée par APT ne nécessite pas d’administration d’agent de contraste.

Les médecins du Phoenix Children’s Hospital (PCH) mènent actuellement des recherches sur l’intérêt de l’APT dans la pratique clinique afin de déterminer dans quelle mesure l’imagerie pondérée par l’APT pourrait être utilisée pour le diagnostic et le suivi post-traitement des enfants atteints de tumeurs cérébrales. Leurs résultats suggèrent que l’imagerie pondérée par APT a le potentiel d’offrir une plus grande confiance dans la détermination à la fois du grade tumoral et de l’étendue du résidu tumoral après la chirurgie. De nombreux parcours thérapeutiques reposent sur une détermination précise de l’agressivité, ou « grade », des tumeurs afin de sélectionner la stratégie thérapeutique optimale parmi les différentes options disponibles et de proposer aux patients la prise en charge la mieux adaptée.

L’IRM est largement utilisée pour visualiser les tumeurs cérébrales primaires et les lésions secondaires chez les patients oncologiques. Son excellent contraste des tissus mous et son imagerie fonctionnelle fournissent aux radiologues des informations sur la localisation, la taille, la morphologie, la composition et la physiologie des lésions afin de faciliter le diagnostic et le bilan d’extension. Cependant, il existe des situations où les radiologues souhaiteraient disposer de capacités supplémentaires pour leur diagnostic, par exemple pour distinguer plus sûrement les tumeurs de haut grade des tumeurs de bas grade, et pour effectuer de nombreux examens de suivi médical par IRM sans administration de produit de contraste chez les enfants après une résection de tumeur cérébrale.

Rien qu’aux États-Unis, on estime qu’environ 90 000 nouveaux cas de tumeurs cérébrales primitives sont diagnostiqués chaque année, dont plus de 26 000 tumeurs malignes cérébrales primaires et autres tumeurs du SNC pour 2023^1,2.

Compte tenu de cette incidence et de l’importance d’un diagnostic correct et d’un parcours thérapeutique approprié, les oncologues et les radiologues sont favorables à l’utilisation d’outils innovants venant compléter leurs moyens et stratégies actuels. L'un d'entre eux pourrait consister à intégrer l'imagerie pondérée APT à l'examen IRM. Le contraste de l’APT est corrélé à la présence de protéines et de peptides pouvant être liés à la prolifération cellulaire. Puisque la prolifération cellulaire est une caractéristique des tumeurs, les cartes colorimétriques APT peuvent être utiles pour identifier et quantifier le tissu tumoral^3,4.

Dans l’imagerie pondérée APT et les autres méthodes CEST, le signal IRM est généré par un mécanisme différent de celui de l’IRM conventionnelle. Ces techniques CEST reposent sur l’échange chimique d’atomes d’hydrogène. Le signal des protons amides des liaisons peptidiques dans les protéines est trop faible pour être mesuré dans une IRM normale. L’échange d’hydrogène (protons) entre les groupes amide des protéines et l’eau environnante permet de mesurer ces protons amide d’une manière différente.

En imagerie APT, une préimpulsion RF à bande étroite (impulsion de saturation) est appliquée à la fréquence des protons des groupes amide afin d’atténuer leur signal IRM. Comme les groupes amide et l’eau échangent continuellement des protons, les protons saturés s’accumulent progressivement dans l’eau, entraînant ainsi une diminution du signal de l’eau mesuré. Le changement du signal IRM de l’eau offre un moyen indirect de mesurer la présence d’amide. Les images APT sont généralement présentées sous forme de cartographie couleur, réalisées grâce à un calcul d’asymétrie, de sorte que la présence d’APT apparaît sous forme de signal coloré positif.

Des études ont montré que le signal APT est corrélé à la concentration d'une protéine liée à la prolifération cellulaire. La concentration de cette protéine, et donc la force du signal APT, répond au grade des tumeurs malignes^{5 à 7}. Le contraste APT peut potentiellement mettre en surbrillance des tumeurs qui ne seraient pas observées autrement.

Le choix des parcours thérapeutiques dépend souvent fortement du grade tumoral. Les options de traitement courantes pour les tumeurs de haut grade incluent une résection chirurgicale tumorale suivie d’un traitement supplémentaire tel que la radiothérapie et/ou la chimiothérapie. Une action rapide et décisive est souhaitable dans ces cas, car la valeur médiane de survie pour le glioblastome, par exemple, est comprise entre 12,6 et 14,6 mois, bien que des durées de survie plus longues aient été rapportées^8,9.

Compte tenu de la croissance plus lente des tumeurs de bas grade, plusieurs options thérapeutiques peuvent être envisagées dans ces cas. Le choix du traitement le plus approprié est basé sur l’équilibre entre bénéfices thérapeutiques et effets secondaires. Dans certains cas, l’imagerie de surveillance peut jouer un rôle pendant que les options thérapeutiques définitives sont à l’étude¹⁰.

L'IRM est souvent utilisée par les radiologues et les médecins pour évaluer le grade des tumeurs cérébrales, mais des incertitudes subsistent parfois^9,11. Différencier les tumeurs de faible grade de celles de haut grade n’est pas simple, même pour un radiologue très expérimenté. L'amélioration au gadolinium n'est pas toujours spécifique du grade tumoral, car certaines tumeurs de haut grade ne présentent aucune amélioration au gadolinium et certaines tumeurs de bas grade présentent parfois une amélioration (par exemple, DNET). Le rehaussement au gadolinium survient également dans toute zone de perturbation de la barrière hémato-encéphalique, comme une blessure liée au traitement¹².

Si l’histopathologie après biopsie reste la référence pour déterminer le grade des gliomes, l’IRM est fréquemment utilisée pour le suivi de ces patients, et l’imagerie APT peut apporter des informations complémentaires utiles à l’examen IRM.

On a observé que le grade tumoral et le signal APT sont fréquemment corrélés positivement : Les tumeurs de haut grade ont tendance à présenter un contraste APT élevé^12-15. Les images APT permettent de mettre davantage en évidence la tumeur que les images post-contraste, ce qui peut rendre l'examen plus facile à interpréter. Des études scientifiques comparant le grading tumoral avec le signal APT dans les gliomes adultes suggèrent que l’APT peut aider à différencier les tumeurs de haut grade des tumeurs de bas grade, même lorsque l’IRM conventionnelle est non concluante^5,13,14.

Le Dr Jeffrey Miller, radiologue pédiatrique au PCH, a également constaté une corrélation entre le contraste APT et le grade tumoral dans les études menées au sein de son hôpital. « Dans plusieurs cas, nous avons observé un signal APT élevé dans les tumeurs de haut grade et un signal APT modérément augmenté dans les tumeurs de grade intermédiaire et de bas grade qui ont la caractéristique d'un changement élevé de signal sur T2 et la technique FLAIR, sans rehaussement de contraste. »

Il souligne les implications cliniques potentielles de cette observation. « Lorsque nous sommes confrontés à des patients dont le diagnostic est quelque peu ambigu, nous devons souvent faire des choix et émettre des jugements de valeur, ce qui peut se traduire soit par une simple surveillance de la tumeur ou de la lésion, avec le risque que celle-ci évolue si notre diagnostic s'avère erroné et que nous perdions ainsi un temps précieux. Ou alors nous devons recourir à des procédures invasives, où il est nécessaire de faire une biopsie. »

« Disposer d’une séquence telle que l’imagerie pondérée APT pourrait être très utile et avoir un impact important, en nous aidant à prendre ces décisions avec davantage de confiance Cela pourrait être réellement bénéfique pour chaque patient et contribuer à réduire une partie de l’incertitude dans notre prise de décision.

Toutefois, pour atteindre cet objectif ambitieux, nous devrons poursuivre les recherches, utiliser cette séquence auprès d’une population plus large et mieux comprendre les situations et les pathologies dans lesquelles l’APT apporte le plus de valeur.»

L’IRM peut être réalisée après une résection tumorale, afin de rechercher une tumeur résiduelle ou une repousse tumorale. De plus, le mécanisme de contraste différent de l’APT peut faciliter le diagnostic. Le Dr Miller se souvient d’un cas particulier.

« Après une très bonne résection, nous avons observé de petits changements sur les images post-contraste pondérées T1 et T2 qui ressemblaient à un peu de liquide post-opératoire. Fait intéressant, nous avons toutefois observé une zone focale présentant un signal APT, au centre même de cette anomalie. Comme nous le faisons habituellement lorsque nous sommes un peu incertains, nous avons fait un suivi et, malheureusement, avons trouvé une repousse tumorale dans cette région », explique le Dr Miller. « Des cas comme celui-ci m’encouragent, ainsi que d’autres professionnels qui prennent en charge cette population de patients, à étudier comment cette méthode APT pourrait être utilisée à plus grande échelle et nous aider à fournir des informations diagnostiques à forte valeur ajoutée. »

Les médecins de l’hôpital ont également vu un cas où l’APT avait une valeur prédictive négative. Après la résection d’une tumeur de haut grade, ils ont observé un petit changement similaire sur les images de ce patient. Cependant, dans ce cas, le signal de l’APT était plutôt faible. Lors d’un nouvel examen récent chez ce patient, aucune récidive n’a été observée.

Le radiologue John Curran, MD, a été le principal chercheur dans l’étude de l’imagerie pondérée par APT à Phoenix Children’s Hospital. « À ce jour, l’APT a été ajoutée à environ 70 études IRM portant sur des enfants atteints de tumeurs cérébrales et nous avons constaté des résultats précoces encourageants », déclare John Curran, MD, radiologue à Phoenix Children’s Hospital (PCH). « Nous aurons besoin d’études de plus grande taille avec davantage de patients pour établir la corrélation avec précision. Cependant, il n'est pas nécessaire d'avoir une corrélation parfaite pour que cela soit utile dans les examens de suivi des tumeurs cérébrales, car nous examinons également la technique FLAIR et d'autres images. L’objectif est de détecter une éventuelle anomalie avant qu’elle ne devienne trop importante et ne nécessite une nouvelle intervention chirurgicale ou un nouveau traitement. Lorsque nous observons quelque chose de suspect, par opposition à une récidive avérée, cela ne nécessite souvent pas d’intervention immédiate, mais plutôt une surveillance. »

Les médecins du Phoenix Children’s Hospital participant à l’étude expriment globalement un optimisme prudent quant au fait que l’imagerie pondérée par APT puisse réduire considérablement, à terme, le recours à l’injection de contraste chez les enfants. « Si nous parvenons à faire de l’APT une alternative pertinente, notamment pour le suivi de nos patients atteints de tumeurs cérébrales, cela représenterait un bénéfice considérable », explique le Dr Curran. « L’utilisation de l’agent de contraste est strictement contrôlée dans notre imagerie neuroradiologique générale, et l’agent de contraste n’est administré que lorsqu’il est vraiment nécessaire. Notre étude vise donc à déterminer si, à l’avenir, nous pourrions utiliser l’APT pour diminuer l’utilisation d’agents de contraste. »

Le Dr Curran compare l’imagerie pondérée par APT à l’IRM post-contraste chez des enfants ayant des antécédents médicaux de tumeurs cérébrales. « Dans de nombreux cas, nous avons constaté que l'APT est positif lorsque l'imagerie pondérée en T1 après injection de produit de contraste est positive. Nous cherchons donc à déterminer si cette relation est suffisamment robuste pour envisager, dans certaines situations, l’utilisation de l’APT à la place de l’administration d’un produit de contraste chez l’enfant. » L’étude utilise un logiciel de recherche APT développé par Philips dans le cadre d’une collaboration de recherche.

« Habituellement, l’IRM du cerveau pour tumeur comprend une imagerie post-contraste. Ainsi, dans notre population de patients pédiatrique, nos préoccupations portent sur la nécessité d’administrer un agent de contraste à base de gadolinium lors des examens d'imagerie de suivi chez les enfants après une résection de tumeur du cerveau. Une étude publiée par mon collègue, le Dr Miller, a montré que lorsqu’une tumeur est réséquée chez un jeune enfant, au moment où cet enfant devient jeune adulte, une quantité appréciable de gadolinium a été déposée dans le cerveau¹⁶. L’APT ne nécessite aucun agent de contraste. Ainsi, si l’APT pouvait constituer une alternative pertinente, notamment pour le suivi de nos patients atteints de tumeurs cérébrales, cela représenterait un bénéfice considérable. »

Ce patient a subi une résection tumorale au sarcome d’Ewing il y a sept ans, mais il a été constaté qu’il présentait désormais une lésion métastatique importante dans le cerveau. Cette lésion présente clairement un signal APT accru.

Immédiatement après la résection, une IRM a de nouveau été réalisée. Les images pondérées en T2 et les images pondérées en T1 après injection de contraste sont assez peu concluantes pour distinguer le tissu tumoral résiduel des modifications tissulaires postopératoires. Sur l’image de l’APT, un signal élevé est encore visible, ce qui suggère un tissu tumoral résiduel.

Lors des examens de suivi ultérieurs, les images post-contraste pondérées en T1 suggèrent une croissance tumorale récurrente. Il serait donc intéressant d’étudier la valeur prédictive de l’APT dans un grand groupe de patients.

Selon le Dr Curran, le principal axe de recherche en APT au PCH a jusqu’à présent été d’étudier ses capacités à visualiser les tumeurs cérébrales et son potentiel à réduire le besoin de contraste. « Nous espérons que l’APT pourra, à l’avenir, nous aider à mieux caractériser les tumeurs grâce à l’IRM, mais des recherches supplémentaires seront nécessaires avant de connaître pleinement les possibilités et l’efficacité de cette technique. En examinant des aspects spécifiques des tumeurs présentant une positivité à l’APT, nous espérons établir une corrélation entre le signal APT et une histologie plus précise ou des marqueurs tumoraux plus précis.»

« Nous espérons disposer à l’avenir d’un test qui nous aidera à orienter le traitement, par exemple pour choisir les agents chimiothérapeutiques, avec ou sans radiothérapie, etc. À l’avenir, l’APT pourrait peut-être nous être utile dans ce domaine », explique le Dr Curran. « Les possibilités semblent très larges. »

Le Dr Miller conclut en résumant : « Nous avons eu de très bons résultats en utilisant la méthode APT dans un contexte clinique. Nous avons beaucoup appris au cours du processus et voyons beaucoup de potentiel pour l’avenir.»