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Un aimant XXL à Paris-Saclay

Publié le : 28.08.2017, dernière mise à jour : 04.09.2017

Le 18 mai 2017, le plus gros aimant d’IRM de la planète a pris place au CEA de Paris-Saclay. Grâce à lui, l’institut Neurospin, spécialisé dans la recherche sur le cerveau, comprendra mieux le fonctionnement de cet organe et ouvrira de nouvelles voies thérapeutiques.

Une maquette de l'aimant d'IRM Iseult au CEA de Saclay (centre Neurospin) ©DR

Une maquette de l'aimant d'IRM Iseult au CEA de Saclay (centre Neurospin) ©DR

Avec ses 132 tonnes, ses 5 mètres de long et autant de diamètre, Iseult, le nouvel aimant d’imagerie par résonnance magnétique (IRM) de Neurospin en impose. Et pour cause, ce nouvel équipement qui a pris place au CEA de Saclay le 18 mai 2017 affichera un champ magnétique de 11,7 Tesla (T)*. Le plus important jamais obtenu au monde dans le domaine de l’IRM avec une puissance de 223 000 fois le champ magnétique terrestre.

Mieux voir et comprendre

Mais à quoi bon construire un tel mastodonte ? La plupart des aimants équipant actuellement les IRM hospitaliers affiche une puissance de 1,5 à 3T pour une résolution d’image de l’ordre du millimètre. De quoi identifier les zones du cerveau activées par un stimulus donné. "Avec 11,7 T, nous atteindrons une résolution 100 fois plus grande, au centième de millimètre près, soit l’équivalent de l’épaisseur d’un cheveu", explique Denis Le Bihan, fondateur de Neurospin et pilote d’Iseult.

À cette échelle, il devient possible de visualiser certaines structures neuronales ou amas de neurones constituant le cortex cérébral - la couche superficielle du cerveau - et de comprendre leur rôle dans le fonctionnement de l’organe. "Nous allons pouvoir décrypter les mécanismes en jeu à ce niveau et repérer précisément les structures impliquées dans des maladies comme Alzheimer ou l’autisme". Le projet Iseult prévoit d’ailleurs le développement de nouveaux marqueurs et logiciels pour mieux visualiser ces structures. De nouvelles approches thérapeutiques seront alors possibles.

Il faudra toutefois attendre une année avant que les neurobiologistes de Neurospin utilisent l’aimant et deux de plus avant d’obtenir les premières images de cerveaux humains. "La tradition veut qu’un kiwi soit notre premier cobaye" s’amuse Denis Le Bihan. "Nous affinerons ensuite nos protocoles avant d’accueillir les premiers volontaires. À terme, Iseult sera accessible aux chercheurs du monde entier".

Technologie de pointe

Au cours de l’année à venir, les physiciens du CEA seront à l’œuvre. Ces mêmes spécialistes de la physique des particules qui ont contribué, par leurs supers aimants, à la découverte du Boson de Higgs en 2012**. "Nous devons respecter une série de procédures et de tests afin de mettre progressivement en service cette technologie innovante. Il s’agit d’atteindre un champ magnétique stable et homogène dans la zone d’examen sans faire brûler l’aimant", souligne Anne-Isabelle Etienvre, directrice de l’Institut de recherche fondamentale sur les lois de l’univers (Irfu).

Générer un tel champ magnétique, nécessite en effet un courant électrique de 1500 ampères – une intensité particulièrement élevée comparée aux 32 ampères d’une plaque de cuisson domestique. Pour l’obtenir, il faut faire appel à la supraconductivité et faire circuler ce courant dans des matériaux spécifiques à très basses température (- 271°C) afin d’éviter toute surchauffe et perte d’énergie. "Nous avons développé pour cela des systèmes très pointus de régulation du courant et de refroidissement à base d’hélium", explique Lionel Quettier, ingénieur à l’Irfu.

En cas de dysfonctionnement, une énorme résistance récupèrera l’énergie développée par l’aimant et sécurisera le système. "Mais nous n’aurons sûrement jamais à nous en servir", conclut Anne-Isabelle Etienvre.

*Le Tesla (T) est l’unité de mesure d’un champ magnétique
** https://fr.wikipedia.org/wiki/Boson_de_Higgs

Vers de nouvelles connaissances

En IRM, le champ magnétique perturbe les molécules d’eau de l’organe observé. Plus précisément leurs atomes d’hydrogène qui en retour émettent des ondes captées par une antenne spécifique. "En tant que grosse boule d’eau, le cerveau s’y prête parfaitement", explique Denis Le Bihan. "En augmentant considérablement la valeur du champ magnétique, certes nous améliorons la définition de l’image mais nous espérons aussi obtenir une réponse d’autres atomes. Comme le sodium qui témoigne de l’activité des neurones, ou encore ceux impliqués dans le cycle énergétique de la cellule". Dans ce dernier cas par exemple, les signes d’une surconsommation d’énergie laisseraient entrevoir le développement d’une tumeur. À l’inverse, ils témoigneraient d’une maladie neurodégénérative.

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