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Hypoxia plays a important role in tumor cell transformation into a malignant and more resistant phenotype. The efficacy of radiotherapy is indeed dependent on the level of oxygenation in the tumor. Therefore, several methods have been developed to measure tumor oxygen pressure. However, none of them is non-invasive, quantitative, and suitable for dynamic measurement in clinical setting. An emerging non-invasive MRI method is base on the water proton relaxation (“oxygen-enhanced MRI”) but suffers from lack in sensitivity. The aim of this research is to investigate a new non-invasive MRI measurement method named MOBILE “Mapping of Oxygen By Imaging Lipids relaxation Enhancement”. This technique detects oxygen variation by following the endogen lipids relaxation modification. As for oxygen-enhanced MRI, the method relies on oxygen’s paramagnetic properties since oxygen decreases T1 (longitudinal relaxation time) of protons (water protons for oxygen-enhanced MRI vs lipid protons for MOBILE). In order to validate MOBILE, 2 models of murine mammary tumors were used. We measured the variation caused by an hyperoxic breathing challenge (carbogen: 95%O2, 5%CO2) using the MOBILE sequence (lipids TA). MOBIEL was simultaneously compared to: (i) oxygen-enhanced MRI (T1H2O), (ii) T2* imaging (or functional imaging, based on the blood deoxyhemoglobin/oxyhemoglobin ratio), and (iii) a simultaneous and direct measurement by fluorescence quenching using fiber optic probes (OxyLite™). In a second time, we compared MOBILE with 2 quantitative oximetric techniques, respectively, 19F relaxometry (MRI cartography method requiring fluorine probes injection) and EPR (electronic paramagnetic resonance) spectroscopy (implying paramagnetic probe injection and giving localized measurements). The goal of this part was to investigate the quantitative aspects of MOBILE. In conclusion, our results demonstrate the higher sensitivity of MOBILE compared to the water protons techniques. Furthermore, the lipids T1 seems to correlate with the pO2 measured by EPR while the water T1 presents almost no relation L’hypoxie joue un rôle prépondérant dans l’évolution des cellules tumorales en une forme plus maligne et résistante à la radiothérapie. En effet, l’oxygène a la capacité de fixer et de propager les dommages causés par les radiations. Ainsi, plusieurs méthodes ont été développées afin de mesurer la pO2 tumorale mais, à ce jour, aucune n’est non-invasive, quantitative, et applicable de façon répétitive en clinique. Le but de ce travail est de valider une nouvelle méthode de mesure IRM des variations d’oxygénation, dont l’acronyme est MOBILE pour « Mapping of Oxygen By Imaging Lipids relaxation Enhancement ». Cette technique est sensible aux variations d’oxygénation via le suivi de la modification de relaxation des lipides endogènes. Jusqu’alors, une méthode non-invasive existant en IRM était basée sur la relaxation des protons de l’eau. En effet, dû à ses propriétés paramagnétiques, l’oxygène diminue le T1 (temps de relaxation longitudinal) des protons de l’eau. La sensibilité du T1 à l’oxygène a été utilisée pour mesurer des variations d’oxygénation tissulaire, mais cette méthode présente une très faible sensibilité. Le but de ce travail est d’améliorer la sensibilité de la méthode T1, en se basant sur la mesure des variations du T1 des protons des lipides, l’oxygène étant plus soluble dans les lipides que dans l’eau. Pour valider notre méthode, nous avons utilisé 2 types de modèles de tumeurs mammaires murines sur lesquelles nous avons mesuré et comparé les variations causées par l’inspiration transitoire de carbogène (95%O2, 5%CO2) via la séquence MOBILE (T1 des lipides), en comparaison avec le T1 de l’eau, le T2$ (ou imagerie fonctionnelle, basée sur les variations du rapport déoxyhémoglobine/oxyhémoglobine du sang), et une mesure simultanée et directe de l’oxygénation par quenching de fluorescence via une sonde invasive (OxyLite ™). Dans un deuxième temps, nous avons comparé MOBILE à 2 méthodes de mesures quantitatives, respectivement, l’oxymétrie par relaxométrie du 19F (méthode de cartographie en IRM nécessitant l’injection de sondes fluorées) et l’oxymétrie RPE ou résonance paramagnétique électronique, (méthode nécessitant l’injection d’une sonde paramagnétique et fournissant une mesure localisée). Cette partie du travail a pour but d’investiguer le caractère quantitatif de MOBILE. En conclusion, nos résultats attestent que la sensibilité de MOBILE est supérieur au T1 de l’eau et que le T1 des lipides semble varier proportionnellement aux pO2 mesurées en RPE alors qu’en eau, la relation est pratiquement nulle

Cell Hypoxia --- Magnetic Resonance Imaging