Percée dans le diagnostic par IRM

Kerstin Münnemann a été récompensée en tant que membre d'une équipe internationale par le prix Erwin-Schrödinger. (Photo : TUK/Koziel)

La résonance magnétique nucléaire (RMN) est une technique d'imagerie non invasive utilisée, par exemple, dans le diagnostic médical (imagerie par résonance magnétique, IRM). Afin de rendre cette méthode plus efficace, la Dr. rer. nat. Kerstin Münnemann, qui travaille au sein du département de thermodynamique de l'Université technique de Kaiserslautern (TUK), a développé, en collaboration avec une équipe internationale de chimistes, physiciens et ingénieurs, un nouvel agent de contraste : le fumarate hyperpolarisé. Ensemble, les chercheurs ont pu mettre en évidence la méthodologie jusqu'à l'imagerie. Cette performance interdisciplinaire a été récompensée par la société Helmholtz avec le prix Erwin Schrödinger 2021, doté de 50 000 euros.

« La résonance magnétique nucléaire n'intervient pas dans le corps et ne nécessite pas de rayons X ou de rayonnement ionisant », explique Münnemann, qui poursuivra ses travaux dans le nouveau bâtiment de recherche LASE (Laboratoire pour l'ingénierie avancée du spin) à la TUK. « Cela rend la RMN fondamentalement adaptée – contrairement à d'autres techniques d'imagerie comme la tomographie par ordinateur – pour la surveillance à long terme des patients. Par exemple, pour suivre en continu l'évolution ou le succès d'un traitement contre le cancer. »

Il existe toutefois un « hic » : il est impossible de rendre visibles les processus métaboliques, car les molécules impliquées dans ces processus sont présentes en concentrations trop faibles pour être détectées par imagerie. Autrement dit, il faut optimiser le signal. C'est là que Münnemann a apporté une contribution décisive : la chimiste utilise depuis son mémoire de maîtrise différentes techniques d'hyperpolarisation pour marquer magnétiquement et durablement des substances. « J'ai réussi, grâce à l'hydrogène parawasser, un isomère de l'hydrogène, à produire du fumarate hyperpolarisé. Le fumarate est un composant du métabolisme énergétique naturel de chaque cellule, et donc sans danger physiologique. En état hyperpolarisé, la molécule se trouve dans un état de spin particulièrement durable. Nous ne pouvons pas voir ce fumarate activé magnétiquement par RMN, mais nous pouvons détecter le malate, dans lequel il est métabolisé. »

En collaboration avec ses partenaires de recherche, elle a développé cette méthode, qui fonctionne du point de vue chimique, à travers des essais pratiques sur des cellules vivantes, jusqu'à l'imagerie. Münnemann : « La hyperpolarisation est déjà utilisée dans certains laboratoires et cliniques bien équipés lors d'examens IRM. Jusqu'à présent, cette méthode était très coûteuse, ce qui empêchait une utilisation plus large. » Grâce à la technique d'hyperpolarisation améliorée, qui repose non seulement sur une molécule naturellement présente dans le corps, mais qui est aussi plus sensible, plus rapide et moins coûteuse, les chercheurs ont désormais posé les bases pour rendre l'IRM basée sur le métabolisme plus accessible et plus sûre pour le diagnostic médical. « Cela permet, par exemple, de rendre visibles des cellules tumorales mourantes dans le cadre d'un traitement contre le cancer – avant même que la tumeur ne commence à rétrécir », ajoute la chimiste.

À propos du prix Erwin Schrödinger

Le prix scientifique du Verband der Chemischen Industrie – prix Erwin Schrödinger – récompense depuis 1999 des performances exceptionnelles en sciences ou en techniques innovantes, réalisées dans des domaines frontières entre différentes disciplines de la médecine, des sciences naturelles et de l'ingénierie, et auxquelles ont contribué au moins deux disciplines différentes. Le prix est doté de jusqu’à 50 000 euros. Il est généralement remis chaque année lors de la conférence annuelle de Helmholtz.