UFR de Physique

Propositions de stages en laboratoire -- M2

Les offres sont actualisées en mai. Par exemple, les offres de stages pour l'année universitaire 2015-2016 seront mises en place en mai 2015, les offres de stages pour l'année universitaire 2016-2017 seront mises en place pour en mai 2016, etc.

Paris VI - Prédiction du succés de la chimioémbolisation du carcinome hépatocéllulairé par l'aggrégation de données d'IRM quantitativé

  • Option Finalisée « Physicien des hopitaux » du parcours Physique Biologique et Médicale
  • Laboratoire: Autre (Autre)
  • Responsable du stage: Philippe Garteiser (philippe.garteiser@inserm.fr, 06 78 71 41 03)
  • Co-responsable(s): Laurent Wendling
  • Mots clés: carcinome hépatocellulaire, IRM quantitative, réponse au traitement, intégration, aggrégation

Le traitement du carcinome hépatocellulaire peut faire intervenir une thérapie par chimioembolisation. A l'heure actuelle, aucun marqueur non invasif permettant de caractériser, de manière précoce, la réponse d'une tumeur à la chimioembolisation n'est disponible en pratique clinique. Les critères reconnus par la communauté radiologique sont des critères simples de taille, qui, par construction, ne sont sensibles qu'au rétrécissement des tumeurs, et ne prennent pas en compte leur degré de nécrose. Ces critères n'indiquent donc une réponse au traitement que tardivement lorsqu'un rétrécissement de la tumeur a pu se manifester, et ne renseignent pas sur l'efficacité thérapeutique pourtant manifeste dans les processus de nécrose préalables au rétrécissement. La caractérisation des lésions par d'autres critères tels que celle qui peut être réalisée par l'IRM quantitative est donc proposée dans ce projet. La faisabilité de cette approche est de mieux en mieux démontrée dans la littérature, où des approches combinant les mesures du coefficient de diffusion, et des paramètres quantitatifs issus d'imagerie de perfusion avec agents de contraste sont proposés (1-3). Bien qu'une variabilité entre les résultats de ces études puisse être constatée, liée à leurs méthodologies différentes, de manière générale, les tumeurs sur lesquelles le traitement par chimioembolisation fonctionne semblent être caractérisées par une augmentation de leur coefficient de diffusion, et par une diminution de leur perfusion. Ces études ne sont cependant réalisées sur des temps variables et relativement tardifs après l'intervention thérapeutique, et ne portent que sur des métriques simples des images (valeurs moyennes sur les régions d'intérêt). Le projet proposé s'inscrira dans le contexte d'une étude en cours dans le service de radiologie de l'hôpital Beaujon, qui repose sur un recrutement de patients atteints de carcinomes hépatocellulaires et à qui une chimioembolisation est prescrite, et à qui une IRM est proposée le jour de la chimioembolisation et au septième jour post-traitement.

L'équipe LBI a développé des biomarqueurs IRM de diffusion et de perfusion que nous proposons d'appliquer dans ce contexte. La faisabilité de l'utilisation de ces biomarqueurs est démontrée par les travaux de stage M2 menés dans l'équipe. Ces marqueurs ont été par la suite raffinés et développés, notamment par le calcul de nouveaux paramètres issus des imageries de diffusion (mesure du caractère non gaussien de la diffusion, dit "kurtosis de la diffusion") et par l'adjonction de paramètres d'analyse d'image plus élaborés tels que ceux dérivés des histogrammes et des métriques de texture. L'utilité a été évaluée sur cette même cohorte. A l'heure actuelle, les résultats disponibles à partir de cette méthodologie indiquent, sur une analyse préliminaire portant sur 27 patients (13 répondeurs et 14 non répondeurs), que la variation de certains paramètres de diffusion (notamment le coefficient de diffusion pur, le coefficient de diffusion du modèle kurtosis, ainsi que la kurtosis de la diffusion) entre avant et après la chimioembolisation, ont une fiabilité statistique significative et prometteuse. Pris individuellement, les paramètres de texture, bien que prometteurs pour certains, ne fournissent pas encore, en leur état actuel, de valeur prédictive quant à la réponse au traitement. Les paramètres de perfusion quant à eux n'ont pas encore pu être analysés sur l'entièreté de la cohorte de patients disponibles. L'intégration des nombreux paramètres ainsi dérivés est également une voie prometteuse, qui a commencé à être explorée, et que nous proposons d'approfondir. Un premier objectif consistera à modéliser une cartographie des paramètres qui semblent les plus pertinents en fonction des jours ; ceci en considérant des jeux de données provenant d’un nombre relativement restreint de patients. Une manière efficace de pallier ce problème, dans le cadre de l’agrégation de critères issus de paramètres, est fournie par le mécanisme de calcul de l'intégrale de Choquet qui a été introduite en théorie des capacités(4). L'ensemble des configurations possibles entre paramètres peut être estimé dans le calcul de l'intégrale. La première étape du travail consistera à intégrer les valeurs des paramètres obtenues par patient dans un modèle apprentissage du treillis (ensemble des configurations) associé à la capacité. Suivant la donnée analysée (jour zéro, jour sept ou variation entre ces deux points), certains paramètres peuvent avoir un impact plus élevé que d'autres. En analysant le treillis il est possible d'estimer le poids de chaque paramètre, pris séparément, en calculant l'indice de Shapley - utilisé à la base dans le cadre de la théorie des jeux - ou d'avoir une idée des valeurs des interactions, positives ou négatives, pouvant exister entre les paramètres. La deuxième étape du travail sera axée sur l’étude de ces indices pour estimer les variabilités des paramètres (changement d’importante, influence faible, interaction forte…) entre les différents jours pour dresser une première cartographie. Suivant l’état d’avancement du travail une étude d’un modèle hiérarchique d’agrégation en considérant des groupes de paramètres de même nature (comme la texture) pourra être envisagée pour obtenir une description plus fine. Objectifs résumés: -Mettre à jour les analyses des données de diffusion et de perfusion -Améliorer les paramètres de texture -Implémenter l'agrégation de données -Évaluer la puissance diagnostique des biomarqueurs issus de l'agrégation des données -Fournir une étude de cas pour l'entrée de données patient dans la base de données image du cloud IDV Le projet proposé est en adéquation avec les objectifs de l'organisme financeur (le programme interdisciplinaire "Imageries Du Vivant" de Sorbonne Paris Cité) car il propose la création de nouveaux biomarqueurs d'imagerie, et car il permettra un enrichissement de l'atlas des imageries du vivant, et car l'évaluation de la faisabilité de la mise en ligne de données patient sur la base de données image du cloud IDV permettra d'apporter une réflexion sur les aspects éthiques et juridiques associés au stockage d'images de données patient. Durée du stage: 6 mois, rémunéré par le programme interdisciplinaire Sorbonne Paris Cité "Imageries du Vivant". Profil souhaité: Les compétences souhaitées recouvrent programmation (C , matlab ou autres langages), physique de l'imagerie, statistiques, mathématiques et médecine. Un bon niveau d'anglais et la capacité de travailler dans un environnement de travail pluridisciplinaire seront considérés favorablement.