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Innover pour demain

Technologies pour la santé

Publié le 21 septembre 2015

​L’imagerie médicale
au service de la médecine

Les techniques d’imagerie médicale sont devenues indispensables dans le diagnostic de maladies neurodégénératives comme la maladie d’Alzheimer ou de Parkinson. Certaines technologies comme l’IRM (imagerie par résonance magnétique) ou la TEP (tomographie par émissions de positons) sont très souvent utilisées en complément d’un examen clinique et d’autres investigations, comme les examens biologiques, pour détecter une maladie. Ces techniques permettent également aux chercheurs de mieux comprendre certaines fonctions clés du cerveau : apprentissage, langage, coordination, etc.


VidéoLa tomographie par émission de positons (TEP)


Le CEA dispose de trois plateformes d’imagerie implantées en Île-de-France (Institut d'Imagerie Biomédicale, CEA-I2BM) : MIRCen, NeuroSpin et le Service Hospitalier Frédéric Joliot (SHFJ). Ces trois plateformes sont au service de la recherche translationnelle dans des indications comme les maladies neurodégénératives, les maladies infectieuses, les cancers et les maladies cardiovasculaires.

Localisé sur le centre CEA de Saclay, NeuroSpin est une infrastructure de recherche qui se consacre en particulier au cerveau et qui exploite de grands instruments d'imagerie. Ce centre réunit en un même lieu des physiciens maîtrisant ces grands instruments jusqu’aux neuroscientifiques de domaines cliniques pour développer en synergie les outils et les modèles qui permettront de mieux comprendre le fonctionnement du cerveau normal et pathologique avant ou après traitement. En constante évolution, NeuroSpin accueillera, en 2016, le futur système d’IRM de 11,7 teslas pour l’homme, dans le cadre du projet baptisé Iseult. De par sa qualité d’image unique et son haut champ magnétique, Iseult donnera aux scientifiques la possibilité de visualiser à une résolution inégalée les constituants et le fonctionnement des organes chez l’Homme, et de notamment mieux décrypter les mystères du cerveau sain ou malade.



Effets des rayonnements
sur la santé

Lorsque l’on s’expose au Soleil, notre peau subit les effets des rayonnements ultraviolets. C’est pour cette raison qu’il est nécessaire de se protéger, avec par exemple l’application de crème solaire, afin d’éviter coups de soleil et brûlures. Comme tout rayonnement, les rayonnements ionisants peuvent avoir des effets plus ou moins néfastes sur la santé. Les effets sont variables selon les individus, les doses et les sources d’exposition (interne ou externe).

Les chercheurs du CEA disposent d’outils exceptionnels pour étudier les effets biologiques des rayonnements sur l’homme et l’environnement.

Aujourd’hui, la plateforme d’irradiation pour l’étude des faibles doses (Institut de recherche en radiobiologie cellulaire et moléculaire, CEA-IRCM à Fontenay-aux-Roses) est dédiée à l’étude des effets potentiels des faibles doses de rayonnements ionisants sur le vivant et la santé humaine. Cette plateforme est plus particulièrement optimisée pour les faibles doses. L'analyse des effets biologiques des rayonnements ionisants est essentielle pour apprécier les risques liés aux radiations, même à faibles ou à très faibles doses (de l'ordre de quelques centaines de millisievert (mSv), ou de quelques mSV), comparables à celles émises par la radioactivité naturelle.



Radiothérapie :
la plateforme DOSEO
au service des patients
et des personnels de santé

Utiliser les rayonnements ionisants pour le diagnostic et le traitement ? C’est ce que font les médecins en imagerie (radiographie, scanner, TEP…) mais aussi en radiothérapie, outil essentiel de traitement des cancers. Avec 175 000 personnes traitées chaque année par radiothérapie, les recherches pour des systèmes toujours plus performants et sûrs sont essentielles.

Fondée par le CEA, le LNE (Laboratoire national de métrologie et d’essais) et l’INCa (Institut national du cancer), la plateforme DOSEO est une infrastructure unique en Europe qui a pour objectif d’optimiser les systèmes de radiothérapie et d’imagerie par l’innovation technologique tout en en maîtrisant les risques. Implantée au cœur de l’Université Paris-Saclay, DOSEO constitue un véritable espace de travail collaboratif puisqu’elle réunit pour la première fois chercheurs, industriels, professionnels de la santé et acteurs réglementaires au sein d’un même site doté d’équipements de pointe en radiothérapie et en imagerie (accélérateurs, scanner, curiethérapie, moyens de mesure, cluster de calcul).

VidéoLa radiothérapie



Analyse de l’ADN :
zoom sur le génotypage
et séquençage 

Aux débuts des années 1990, la Communauté scientifique internationale s’est lancée dans le décryptage du génome humain, c’est-à-dire la carte génétique de l’espèce humaine. Achevé en 2003, le projet « Génome humain » a permis d’obtenir la séquence complète de l’ADN humain, soit 3,2 milliards de nucléotides, ce qui équivaut, en caractères, à 2 000 livres de 500 pages !

A la direction des sciences du vivant (DSV) du CEA, les plateformes de séquençage et de génotypage de l’Institut de génomique (CEA-IG à Evry) sont une richesse pour les recherches menées aussi bien dans le domaine de l’énergie que de la santé. Elles constituent la deuxième capacité de séquençage en Europe.

Aujourd’hui, les équipes du CEA-IG possèdent des capacités de séquençage et une expertise leur permettant d’explorer la biodiversité (Genoscope) et d’interpréter le génome humain pour mieux comprendre certaines pathologies humaines (CNG). Les chercheurs du CEA-IG analysent aussi les génomes pour proposer à l’industrie des procédés de synthèse économes en énergie (biocatalyse, biologie synthétique…).

ReportageL'Institut de génomique
  • Pipetage robotisé de puces à ADN
    Etapes automatisées de pipetage des robots sur la plateforme Illumina. Toutes les étapes de séquençage sont suivies grâce à des codes barres, scanners et logiciels.
    Crédits photo : F.Rhodes/CEA / Date : 8 janvier 2008 / Lieu : Centre national de génotypage (CNG) Evry
    Pipetage robotisé de puces à ADNAfficher en plein écran
  • Contrôle qualité échantillons ADN
    Contrôle qualité des échantillons d'ADN au Centre national de génotypage (CNG)
    Crédits photo : F.Rhodes/CEA / Date : 8 janvier 2008 / Lieu : Genopôle Evry
    Contrôle qualité échantillons ADNAfficher en plein écran
  • Préparation de puces à ADN
    Préparation de puces sur la plateforme Illumina. Séchage des puces à billes après couverture et avant scan.
    Crédits photo : F.Rhodes/CEA / Date : 8 janvier 2008 / Lieu : Centre national de génotypage (CNG) Evry
    Préparation de puces à ADNAfficher en plein écran
  • Appareil de recherche protéomique
    Projet protéomique. Système d'acquisition directe des spectres à la surface des lames.
    Crédits photo : F.Rhodes/CEA / Date : 8 janvier 2008 / Lieu : Centre national de génotypage (CNG) Evry
    Appareil de recherche protéomiqueAfficher en plein écran
  • Séquenceurs d'ADN
    Allée de séquenceurs issus de la technologie Illumina. Sur l'écran de contrôle, le manipulateur sélectionne le nombre de cycles et les différents paramètres de qualité pour le programme de séquençage.
    Crédits photo : C.Dupont/CEA / Date : 14 septembre 2011 / Lieu : Centre national de génotypage (CNG) Evry
    Séquenceurs d'ADNAfficher en plein écran
  • Travail à la paillasse
    Travail à la paillasse en génomique environnementale.
    Crédits photo : F.Rhodes/CEA / Date : 9 janvier 2008 / Lieu : Centre national de génotypage (CNG) Evry
    Travail à la paillasseAfficher en plein écran



Lutter contre de graves épidémies :
les recherches sur Ebola

La recherche fondamentale en biologie est un domaine clé dans la lutte contre les épidémies et les virus ayant des effets graves sur la santé. La vaccination classique, qui utilise une forme atténuée ou inactivée d’un agent pathogène pour déclencher une réponse immunitaire spécifique, est infructueuse pour beaucoup de maladies infectieuses graves : SIDA, hépatite C, tuberculose, Chikungunya… La combinaison d’expertises en immunologie, ingénierie des protéines et thérapie génique permet de concevoir de nouvelles stratégies vaccinales pour ces maladies : vaccin à ADN (ou vaccin génique), vaccin peptidique, vaccin à protéine.

En 2014, des équipes du CEA ont développé un test de diagnostic rapide du virus Ebola dont la phase d’industrialisation démarre avec le concours de Vedalab, leader européen du diagnostic rapide. Baptisé Ebola « eZYSCREEN », ce test vient de faire l’objet d’une validation technique au Laboratoire de haute sécurité microbiologique P4 Jean Mérieux (Inserm) sur la souche responsable d’une grave épidémie survenue en 2014 en Afrique de l’Ouest et ayant fait plus de 10 000 morts. Il est en cours d’évaluation sur le terrain, en Afrique de l’Ouest.

Le développement de ce test a pu être réalisé en deux mois grâce au résultat des recherches menées depuis plusieurs années par le CEA dans le cadre du programme interministériel R&D NRBC-E, dédié à la lutte contre la menace NRBC-E (Nucléaire, Radiologique, Biologique, Chimique et Explosif). Ce programme a été mis en place par le ministère de la Défense et le Secrétariat général de la défense et de la sécurité nationale (SGDSN) en 2005. Dans ce cadre, le CEA avait mis au point des anticorps monoclonaux spécifiques d’une souche du virus Ebola (souche Zaïre) très proche de la souche épidémique actuelle, ce qui a permis de gagner plus d’un an de développement.

Qu’est-ce que
l’imagerie médicale?

L’imagerie médicale est une méthode unique permettant de visualiser des processus biologiques au sein même des organismes vivants de manière non invasive. Elle est essentielle à la compréhension de leur physiologie et de leurs pathologies afin de mieux les diagnostiquer, les pronostiquer et les
soigner.



Imagerie par résonance magnétique
Imagerie par résonance magnétique.
© P. Stroppa/CEA


Vue du centre de neuro-iamgerie NeuroSpin
Vue du centre de neuro-iamgerie NeuroSpin.
© A.Gonin/CEA




Mise en évidence des principaux faisceaux de fibres du cerveau à partir de l’IRM de diffusion.
Mise en évidence des principaux faisceaux de fibres du cerveau à partir de l’IRM de diffusion. © V. El Kouby, M. Perrin, C. Poupon, J.-F. Mangin/CEA




Maquette du futur IRM 11,7 teslas dédié aux études corps entier chez l’Homme
Maquette du futur IRM 11,7 teslas dédié aux études corps entier chez l’Homme.
© PF. Grosjean/CEA


Qu’est-ce qu’un rayonnement ionisant ?

La radioactivité est un phénomène lié à la structure de la matière. Certains atomes (appelés aussi radionucléides) sont dits « instables » et émettent des rayonnements ionisants. Il peut s’agir de substances radioactives naturelles (corps humain, roches, soleil) ou de substances radioactives artificielles (scanner, radio, réacteur nucléaire).



Soleil
Comme tout rayonnement, les rayonnements ionisants peuvent avoir des effets plus ou moins néfastes sur la santé. © CEA/Opixido





Bâtiment de la plateforme DOSEO.
Bâtiment de la plateforme DOSEO.
© L.Godard/CEA






accelerateur-elekta-versa-hd-l-godard-cea.JPG
Accélérateur Elekta Versa HD.
© L.Godard/CEA
























Centre National de Séquençage GENOSCOPE
Centre National de Séquençage GENOSCOPE.
© Look at sciences/CEA


Technicienne qui utilise un robot Tecan pour dosage QPCR, plateforme de séquençage du Génoscope.
Plateforme de séquençage du Génoscope.
© P.Latron/Look at sciences/CEA


Virus Ebola: aperçu test bandelette eZYSCREEN.
Virus Ebola : aperçu test bandelette eZYSCREEN. © CEA

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