Myelin imaging in MRI using ultra-short echo time sequences

L'évaluation non-invasive de la myéline dans la substance blanche du système nerveux central est fondamentale pour le suivi de pathologies telles que la sclérose en plaques. La myéline est majoritairement constituée de lipides et de protéines : du fait des nombreuses interactions dans ces macromolécules, les temps de relaxation transversale sont très courts (T2 < 1 ms), rendant indétectables ces signaux par des séquences conventionnelles. Les méthodes standards d’imagerie par RMN pour la caractérisation de la myéline reposent sur la modélisation des interactions entre les protons aqueux et la structure myélinisée. Néanmoins, la sélectivité et la robustesse de ces méthodes indirectes peuvent être remises en cause. Les séquences à temps d’écho ultracourt (UTE – TE < 1 ms) permettraient de faire l’acquisition directe des signaux issus de la matrice semi-solide de la myéline. Le développement de telles méthodes pour la mise en contraste positif et sélectif de la myéline sur système préclinique est l’objet de cette thèse. La validation de chacune des méthodes a été menée sur modèle murin ex vivo en confrontant des animaux sains et démyélinisés. Les résultats à partir des méthodes UTE montrent une sélectivité significative à la démyélinisation, suggérant l’adéquation de la technique pour l'évaluation de la myéline dans la substance blanche.Non-invasive evaluation of white matter myelin in the central nervous system is essential for the monitoring of pathologies such as multiple sclerosis. Myelin is essentially composed of lipids and proteins: because of the numerous interactions between these macromolecules, the transverse relaxation times are very short (T2 < 1 ms), and their signals are undetectable using conventional sequences. Standard MRI methods for the characterization of myelin rely on the modeling of the interactions of aqueous protons with myelinated structures. Nonetheless, the selectivity and robustness of such indirect methods are questionable. Ultrashort echo time sequences (UTE – TE < 1 ms) may allow to directly detect the signals arising from the semi-solid spin pool of myelin. The main objective of this thesis consists in developing such methods in order to generate a positive and selective contrast of myelin using a preclinical imaging system. Validation of each method was carried out using an ex vivo murine model by confronting healthy and demyelinated animals. Results show a significant selectivity of the UTE methods to demyelination, suggesting that the technique is promising for white matter myelin monitoring