« On est dans le domaine de l’imagerie médicale. Ce qu’on aimerait ultimement, c’est obtenir des images plus nettes, plus précises, en augmentant le contraste des images. On travaille actuellement sur un nouveau scanner pour le cerveau humain qui fonctionnera dans quelques années avec un temps de vol de photons, le seul élément technique qui pourra nous amener un gain possible dans les années à venir pour améliorer le contraste des images obtenues lors des PET scans», explique Réjean Fontaine, professeur-chercheur à la Faculté de génie et membre de l'Institut interdisciplinaire d’innovation technologique (3IT) et du Centre de recherche du CHUS. Le nom de sa chaire de recherche l’exprime d’ailleurs sans équivoque : Chaire de recherche en tomographie d’émission par positrons (TEP) basée sur le temps de vol de photons.

La tomographie d’émission par positons (TEP) est une technique d’imagerie médicale par laquelle on injecte une petite quantité de matière radioactive fixée à un traceur, par exemple un glucose, dans un patient. Le traceur circule dans le corps et s’accumule dans certaines cellules ou tissus ciblés. Comme les cellules cancéreuses ont une activité énergétique plus importante que les autres, elles accumuleront plus de ce traceur. Le radio-isotope dans le traceur se désintègre en émettant un positron qui s’annihilera avec un électron dans le milieu. Cette réaction génère 2 photons de haute énergie captés par la caméra TEP à partir desquels l’image sera reconstruite. Ceci permet d’imager en trois dimensions l'activité métabolique, c’est-à-dire la transformation du glucose en énergie pour un tissu donné. La TEP détecte ainsi certaines anomalies non visibles par les autres techniques anatomiques d’imagerie.

Comme les activités de la Chaire sont prévues sur sept ans, plusieurs étapes sont requises avant d’arriver au scanner fonctionnel. La collecte des informations est une première étape, qui devra être suivie par le développement technologique du scanner comme tel avec tous les détecteurs requis et l’électronique frontale à concevoir. Viendra ensuite le volet scientifique : avec les informations comprises et le scanner opérationnel, il faudra alors intégrer tous ces éléments pour réaliser un scanner fonctionnel ! D’un point de vue clinique, ces innovations pourront permettre à plus long terme de faciliter le diagnostic, de réduire la dose de radioactivité administrée au patient et même de passer plus de patients dans une même journée.

Diviser par un million… deux fois !

« Réussir à utiliser le temps de vol de photons va nous permettre d’aller chercher et d’organiser les informations de façon à augmenter le contraste et faciliter ainsi la reconstruction d’image, poursuit le chercheur. Ce qui est intéressant avec la technologie du temps de vol, c’est que ça nous permet de mesurer l’endroit d'où sont partis les deux photons d’annihilation. Plus on est rapides, plus on est précis, et plus on est précis, plus on peut détecter des anomalies très petites. On veut arriver à une détection de l’ordre de 10 picosecondes. Juste pour donner une idée de ce qu’est 10 picosecondes, on prend 10 secondes, puis on divise par un million. Puis encore par un million ! C’est pourquoi il nous faut des capteurs hypersensibles et hyperrapides. De là toute l’importance de notre écosystème de chercheurs et d’étudiants-chercheurs qui viennent contribuer à l’atteinte de cette intégration. Je pense entre autres à Roger Lecomte, Jean-François Pratte et Serge Charlebois.

Un écosystème de recherche incroyable

Travailler ensemble pour combiner la compréhension théorique, l’obtention du meilleur système d’acquisition de données qui soit et l’intégration de tous ces aspects pour construire la troisième génération de scanner est la clé. Ceci est possible grâce à l’écosystème de l'Institut interdisciplinaire d’innovation technologique (3IT). « C’est la rencontre entre les étudiants et les chercheurs de plusieurs disciplines qui fera la réussite de ce projet : on a besoin de mathématiques, de physique, de génie électrique, de génie informatique pour réussir ce tour de force, exprime le Pr Fontaine. Des données de l’un dépendent les données de l’autre. Les étapes que l’on réalise vont nourrir les étapes de notre coéquipier, et chacun contribue ainsi à l’objectif. »

Les étudiants du GRAMS (Groupe de recherche en appareillage médical de Sherbrooke) travaillent en équipe, et plusieurs reviennent de conférences internationales primés de notables distinctions. « Le travail d’équipe, c’est vraiment le secret à long terme. Nos étudiants se distinguent sur les scènes provinciale, nationale et internationale, notamment dans la présentation de leurs travaux de recherche. Les étudiants ont l’appui et l’aide des chercheurs, et je pense que tout ça aide beaucoup à la motivation », conclut Réjean Fontaine.