Les ultrasons focalisés guidés par IRM combinés à des microbulles peuvent ouvrir la barrière hémato-encéphalique (BHE) et permettre aux médicaments thérapeutiques d’atteindre l’emplacement cérébral malade sous la direction de l’IRM. C’est une technique prometteuse qui s’est avérée sûre chez les patients atteints de diverses maladies cérébrales, telles que les maladies d’Alzheimer, la maladie de Parkinson, la SLA et le glioblastome. Alors que l’IRM a été couramment utilisée pour l’orientation et l’évaluation du traitement dans la recherche préclinique et les études cliniques, jusqu’à présent, les chercheurs ne connaissaient pas l’impact du champ magnétique statique généré par le scanner IRM sur la taille de l’ouverture de la BHE et l’efficacité de l’administration du médicament.
Dans une nouvelle recherche publiée dans Radiologie, Hong Chen et son laboratoire de l’Université de Washington à St. Louis ont découvert pour la première fois que le champ magnétique du scanner IRM diminuait le volume d’ouverture de la BHE de 3,3 fois à 11,7 fois, selon la force du champ magnétique, dans un modèle de souris.
Chen, professeur agrégé de génie biomédical à la McKelvey School of Engineering et de radio-oncologie à la School of Medicine, et son laboratoire ont mené l’étude sur 30 souris réparties en quatre groupes. Après que les souris ont reçu l’injection des microbulles, trois groupes ont reçu une sonication à ultrasons focalisés à différentes intensités du champ magnétique : 1,5 T (teslas), 3 T et 4,7 T, tandis qu’un groupe n’est jamais entré dans le champ magnétique.
Ils ont constaté que l’activité de la cavitation des microbulles, ou l’expansion, la contraction et l’effondrement des microbulles, diminuait de 2,1 décibels à 1,5 T ; 2,9 décibels à 3 T ; et 3 décibels à 4,7 T, par rapport à ceux qui avaient reçu la dose en dehors du champ magnétique. De plus, le champ magnétique a diminué le volume d’ouverture du BBB de 3,3 fois à 1,5 T ; 4,4 fois à 3 T ; et 11,7 fois à 4,7 T. Aucune des souris n’a présenté de lésion tissulaire due à la procédure.
Après une sonication à ultrasons focalisés, l’équipe a injecté un médicament modèle, le bleu Evans, pour tester si le champ magnétique statique affecte l’efficacité de l’administration du médicament trans-BBB. Les images ont montré que l’intensité de fluorescence du bleu Evans était plus faible chez les souris ayant reçu le traitement dans l’une des trois intensités de champs magnétiques par rapport aux souris traitées en dehors du champ magnétique. L’administration trans-BBB de bleu Evans a été réduite de 1,4 fois à 1,5 T, de 1,6 fois à 3,0 T et de 1,9 fois à 4,7 T par rapport à celles traitées en dehors du champ magnétique.
L’effet d’amortissement du champ magnétique sur la microbulle est probablement causé par la perte d’énergie cinétique de la bulle due à la force de Lorentz agissant sur les molécules lipidiques chargées en mouvement sur la coquille de la microbulle et les molécules d’eau dipolaires entourant les microbulles.
Yaoheng (Mack) Yang, auteur principal de l’étude et doctorant, Washington University à St Louis
« Les résultats de cette étude suggèrent que l’impact du champ magnétique doit être pris en compte dans les applications cliniques des ultrasons focalisés dans l’administration de médicaments au cerveau », a déclaré Chen.
En plus de l’administration de médicaments au cerveau, la cavitation est également le mécanisme physique fondamental de plusieurs autres techniques thérapeutiques, telles que l’histotripsie, l’utilisation de la cavitation pour détruire mécaniquement des régions de tissu et la sonothrombolyse, une thérapie utilisée après un AVC ischémique aigu. L’effet d’amortissement induit par le champ magnétique sur la cavitation devrait affecter les résultats du traitement d’autres techniques induites par la cavitation lorsque des systèmes à ultrasons focalisés guidés par IRM sont utilisés.
