IRM de sondes moléculaires deutérées à très haut champ magnétique pour la recherche translationnelle en santé. // Metabolic MRI of deuterated molecular probes at ultra high magnetic field for translational research

L'imagerie métabolique par IRM constitue l'un des axes de recherche les plus excitants et pertinents à poursuivre dans le domaine de la recherche biomédicale en particulier à champ magnétique extrême. Parmi les approches les plus prometteuses, l'IRM métabolique du 2H (deuterium metabolic imaging - DMI), i.e. l'utilisation du deutérium comme sonde non-radioactive permet d'obtenir des informations métaboliques utiles pour la recherche biomédicale. En effet, l'infusion de substrats énergétiques marqués au 2H permet de suivre son incorporation à travers divers voies métaboliques telles que la glycolyse ou le cycle de Krebs d'intérêt en neurosciences et physiologie.
La DMI devrait bénéficier pleinement des augmentations de signal et de résolution spectrale à 17T permettant ainsi d'améliorer sensibilité, reproductibilité ainsi que ses résolutions spatiales et temporelles. Ces développements seront appliqués pour explorer le métabolisme (i) de cultures 3D de cellules neuronales (organoïdes) ; (ii) l'effet Warburg dans un modèle souris de tumeur cérébrale et (iii) valider de nouvelles sondes moléculaires deutérées développées au CEA. En fonction des opportunités et de nos résultats, ces techniques seront proposées comme outils d'étude du métabolisme énergétique et de la neurotransmission dans des modèles animaux de maladies neurologiques ou psychiatriques et ultimement chez l'Homme.
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MR-based Metabolic imaging is one of the most exciting and relevant challenge to pursue at ultra-high magnetic field. One of the most promising techniques is « Deuterium Metabolic Imaging » (DMI), i.e. the dynamic MRI of deuterium as a non-radioactive probe following the ingestion or infusion of deuterated energy substrates. Via the compartmental modelling of 2H fractional enrichment time-courses, one can estimate the flux through various metabolic pathways such as glycolysis or the tricarboxylic cycle in normal or pathological conditions.
DMI should benefit greatly from the larger signal-to-noise ratio and spectral resolution available at 17T leading to improved sensitivity, robustness, spatial and temporal resolutions. Our objectives are to develop DMI at 17T and apply this approach to investigate energy metabolism in (i) 3D cell cultures, (ii) a mice model of brain tumor and (iii) validate new deuterated molecular probes developed at CEA. Ultimately, those tools should be proposed to investigate energy metabolism and physiology in other animal models of neurological and psychiatric diseases.
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Début de la thèse : 01/10/2025

Public/private mixed funding

Contrats ED : Programme blanc GS-SIS*Financement du CEA - CFR (Contrat formation par la recherche)*Programme pour normalien ENS Paris-Saclay

Université Paris-Saclay GS Sciences de l'ingénierie et des systèmes

575 Electrical, Optical, Bio-physics and Engineering

Le(La) candidat(e) doit avoir un Master en Sciences Physiques avec des connaissances substantielles en Physique de la RMN, en particulier de ses applications en (bio)physico-chimie et en imagerie médicale. Des connaissances en programmation Matlab et Python sont également espérées. L'étudiant devra être motivé, persévérant et doit posséder un goût pour la recherche.
The candidate should possess a Master in Physical Sciences with a substantial background in NMR, in particular its application in Health sciences and biomedical imaging. Skills in informatics and data sciences typically Matlab and Python languages are expected. The candidate should be curious, motivated and persistent.