Le cerveau humain est un grand consommateur d’oxygène et de glucose pour le métabolisme. Une partie du métabolisme du glucose dans le cerveau humain sain se produit en dehors de l’utilisation de l’oxygène, connue sous le nom de glycolyse aérobie cérébrale (AG), dont les objectifs font l’objet d’études intenses 1,2,3,4,5. Des études antérieures sur des modèles animaux et chez l’homme font état d’une association entre l’AG et le développement et le vieillissement, le développement synaptique et neurite, la mémoire, le dépôt amyloïde dans la maladie d’Alzheimer et la fonction et la maladie de la substance blanche 1,6,7,8,9,10,11,12,13 . Ainsi, il y a un intérêt continu pour l’étude de l’AG et d’autres aspects du métabolisme cérébral afin de mieux comprendre le cerveau humain à mesure qu’il vieillit et subit des blessures et des maladies.
À l’heure actuelle, les méthodes d’évaluation de l’AG cérébrale humaine in vivo nécessitent l’imagerie TEP avec plusieurs radiotraceurs d’oxygène et de glucose pour mesurer le taux métabolique cérébral du glucose (CMRGlc)14, le taux métabolique cérébral de l’oxygène (CMRO2)15, le débit sanguin cérébral (CBF)16 et le volume sanguin cérébral (CBV)17. Au-delà de l’imagerie, la mesure quantitative du métabolisme cérébral avec la TEP nécessite d’autres complexités, notamment l’évaluation de la fonction d’entrée artérielle, généralement par canulation et échantillonnage artériels invasifs ; s’assurer que les participants suivent scrupuleusement les instructions relatives à l’inhalation de radiotraceurs tout en limitant les mouvements de la tête ; la manipulation de radiotraceurs à demi-vie très courte (2 min) de manière sûre et efficace ; la gestion de grands ensembles de données ; et l’exécution de méthodes analytiques avancées pour calculer les paramètres métaboliques avec précision. Il convient également de noter les limites de l’utilisation du [18F]FDG pour l’estimation de CMRGlc 5,14.
Ce protocole aborde les questions pratiques les plus pertinentes pour les mesures réussies du métabolisme cérébral quantitatif selon notre expérience. Ce protocole comprend une description des procédures essentielles et des mises en garde pour éviter les erreurs courantes. Il reporte à plus tard l’examen approfondi des principes plus généraux du métabolisme, des neurosciences, de l’imagerie, de la cinétique du traceur et des méthodes d’inférence à partir de l’imagerie TEP du radiotraceur. Le public visé comprend les novices en matière de mesures métaboliques à l’aide de la TEP, ainsi que les chercheurs et les cliniciens plus expérimentés intéressés par l’utilisation de radiotraceurs 15O. Ce protocole suppose une familiarité avec les études d’imagerie humaine, les procédures médicales invasives, les radiotraceurs et les méthodes quantitatives d’inférence. De nombreuses et excellentes références existent sur l’imagerie TEP cérébrale en général18, et pour la TEP 15-oxygène 15plus spécifiquement19. Pour [18F]FDG, ainsi que pour d’autres questions pratiques liées à la réalisation de la TEP, le Centre TEP de Turku fournit des documents de référence précieux ainsi que des liens vers la vaste littérature de recherche primaire20.
Les sections du protocole commencent par des considérations pertinentes en ce qui concerne la sélection des participants qui sont essentielles à la conformité et à la réussite de l’analyse. Ensuite, le protocole décrit les aspects relatifs à l’imagerie de soutien avec IRM pour la neuroanatomie. Ensuite, le protocole décrit les ordonnances de laboratoire clinique qui comprennent des mesures importantes pour la quantification du métabolisme de l’oxygène et du glucose. Ensuite, le protocole énumère les questions relatives au cyclotron et à la livraison de produits radiopharmaceutiques. Les descriptions ne font que prendre le point de vue des chercheurs travaillant au point de service dans l’installation d’imagerie, en omettant les considérations requises des installations de cyclotron et du personnel. Ensuite, le protocole détaille la préparation et la gestion des cathéters artériels. L’établissement et l’entretien des cathéters artériels nécessitent le respect de critères de conformité propres aux établissements, et le protocole décrit les flux de travail réussis. Ensuite, le protocole fournit les procédures opérationnelles essentielles pour le balayage avec TEP, y compris les détails du positionnement des participants, la TDM pour la correction de l’atténuation, l’administration de produits radiopharmaceutiques et la réalisation de mesures artérielles. Le prélèvement veineux traite des alternatives potentielles au prélèvement artériel dans les mesures de CMRGlc avec [18F]FDG. Une section sur la reconstruction d’images TEP et le stockage de données détaille les paramètres logiciels et les questions pratiques de la technologie de l’information. La section sur le congé et le suivi des participants rend compte des communications essentielles pour la sécurité des participants. D’importantes activités d’étalonnage sont également abordées. De nombreuses méthodes d’analyse et modèles cinétiques appropriés sont bien décrits dans les rapports scientifiques publiés et leurs nombreux antécédents ; Ainsi, ce protocole dirige largement le lecteur vers les références des approches publiées. Des résultats représentatifs illustrent la mise en œuvre réussie des protocoles. La section de discussion développe les aspects avantageux et les limites du protocole, son potentiel en neurosciences humaines et les questions relatives à la sécurité.