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National audience; L'IRM Fingerprinting est un outil d'acquisition rapide et simultanée de cartes paramétriques. L'IRM Fingerprinting vasculaire (MRvF) s'intéresse plus précisément aux paramètres microvasculaires cérébraux. Nous proposons d'améliorer cette méthode en répondant à deux questions détaillées dans la figure ci-contre : 1) Peut-on trouver un pattern d'acquisition fingerprint qui améliore les estimations ? En particulier la mesure de l'oxygénation sanguine (SO2) ? L'agent de contraste est-il nécessaire ? 2) Générer des dictionnaires de signaux à partir de réseaux vasculaires réalistes 3D améliore-t-il les estimations ?

The aim of this study was to developp MR methods to measure brain oxygenation in the context of tumoral angiogenesis. We have developped a method to assess tissue oxygenation using 19F MRI. The build up of a surface coil and a study in phantom have allowded the determination of the calibration curve (pO2/R1) of the hexafluorobenzene molecule. After intracerebral injection of the product, analysis of the pO2 on healthy rat brains have shown accurate measurements which varied with various inspired gazeous conditions. We have also developped a new method based on the BOLD effect to assess the blood oxygenation. Using a mathematical model and a combination of MR methods designed to measured the BVf, T2, T2* and B0 we have derived quantitative estimates of the SO2. This protocol has been correlated to blood gaz analysis in healthy rat brains. A study on tumor and under therapies has been used to compare estimates of SO2 to other vascular parameters. We have also compared our approach to results obtained with hitologiy using a pimonidazole as a marker of hypoxia. Finally, we have developped numerical simulations to estimate the accuracy of MR methods based on mathematical models. The combination of two recent approaches has allowded the use of realistic microvascular networks acquired with intravital microscopy. The results suggest that the modelisation of the blood vessels as infinite long cylinders is justified but that the density or preferential orientation of the blood vessels may introduce errors on the estimates of BVF with MR., L'objectif de cette thèse était de développer des techniques de mesure de l'oxygénation cérébrale par IRM dans le contexte de l'angiogénèse tumorale. Nous avons mis en place une méthode de mesure de l'oxygénation tissulaire a partir de l'IRM du fluor-19. La réalisation d'une antenne RMN et une étude sur fantôme ont permis de calibrer la relation pO2/R1 pour la molécule d'héxafluorobenzène. Après injection intracérébrale du produit, des analyses de la pO2 dans des cerveaux de rats sains ont montré que les mesures étaient précises et variaient avec l'inspiration de différents gaz. Nous avons également développé une nouvelle méthode de mesure de l'oxygénation sanguine basée sur la quantification de l'effet BOLD. Un modèle mathématique et la combinaison de techniques de mesure du volume sanguin, du T2, T2* et de B0 ont permis d'obtenir des mesures quantitatives de la SO2. Ce protocole a été corrélé, sur cerveaux de rat sains, à des analyses de gaz du sang sous différentes conditions respiratoires. Des études sur des tumeurs cérébrales et pendant des traitements anti-cancéreux ont permis de comparer nos estimations de la SO2 a d'autres paramètres vasculaires comme le volume sanguin, l'index de taille des vaisseaux ou la perméabilité. Nous avons également confronté notre approche a l'histologie du pimonidazole, un marqueur de l'hypoxie. Enfin, nous avons développé des simulations informatiques pour estimer la précision des mesures IRM basées sur des modèles mathématiques. La combinaison de deux approches numériques récentes a permis d'intégrer a nos simulations des données réalistes de microvascularisation acquises par microscopie intravitale. Les résultats suggèrent que la modélisation des vaisseaux sanguins par des cylindres droits est justifiée, mais que la densité ou l'orientation des vaisseaux sanguins pourraient être sources d'une surestimation du volume sanguin par RMN.