Soutenance de thèse de Enrico SOLDATI

Cette étude visait à améliorer le diagnostic in vivo de l'ostéoporose par IRM. Malgré le fardeau largement reconnu de l'ostéoporose, un outil de diagnostic précis fait toujours défaut et les caractéristiques de la microarchitecture osseuse ne sont pas prises en compte bien qu'elles jouent un rôle important dans la résistance structurelle des os. Dans cette étude, d'abord a été évalué la capacité de l'IRM à estimer la morphologie osseuse et à suivre l'administration de la thérapie sur des patients in vivo. Ensuite, en comparant l'IRM et le µCT sur des fémurs proximaux cadavériques, il a été évalué la taille de pixel minimale pour évaluer les travées osseuses. En comparant les paramètres morphologiques des os obtenus par IRM avec différentes intensités de champ (3T vs 7T) et séquences d'impulsions (GRE vs TSE), une approche optimisée a été présentée et validée. L'enquête à grande échelle basée sur la DMO clinique et la morphologie osseuse utilisant le test de fracture comme référence a montré que la morphologie osseuse fournissait des informations supplémentaires sur l'état de santé des os et l'évaluation du risque de fracture montrant que l'ostéoporose détériore l'architecture trabéculaire. Les changements dus à l'ostéoporose et aux échelles d'investigation inférieures (micro-, nano- et moléculaire) ont été interrogés en utilisant une approche multimodale. Les résultats ont montré que le col fémoral entraînait la sous-région proximale du fémur plus touchée par l'ostéoporose et donc, en général, à risque plus élevé de fracture de fragilité par rapport à la tête fémorale et au grand trochanter. Toutefois, aucun changement stoechiométrique dans la composition chimique de l'hydroxyapatite (HA) ne puisse être associé à la maturation minérale, au site anatomique ou à l'ostéoporose, des différences dans le cristal de HA pourraient être associées à l'ordre local et à la microarchitecture.

This study aimed to improve the in vivo diagnosis of osteoporosis using MRI. Despite the largely recognized burden of osteoporosis, an accurate diagnostic tool is still lacking and bone microarchitecture features are not taking into consideration although playing an important role in bone structural resistance. In this study, it has been first evaluated the MRI ability to assess bone morphology and follow up the therapy delivery on in vivo patients. Then comparing MRI and µCT on cadaveric proximal femurs it has been evaluated the minimum pixel size to assess the bone trabeculae. Moreover, by comparing the bone morphological parameters obtained from MRI with different field strengths (3T vs. 7T) and pulse sequences (GRE vs. TSE) an optimized approach has been presented and validated. The macroscale investigation based on clinical BMD and bone morphology using fracture test as reference have showed that bone morphology provided additional information to the bone health state and fracture risk assessment showing that osteoporosis deteriorates the trabecular architecture. The changes due to osteoporosis and lower investigative scales (micro-, nano- and molecular) have been questioned using a multimodal approach. The results showed that the femoral neck resulted the proximal femur subregion more affected by osteoporosis and hence at in general higher risk fragility fracture compared to both femoral head and great trochanter. Moreover, while no stoichiometric changes in the hydroxyapatite (HA) chemical composition can be associated to mineral maturation, anatomical site or osteoporosis, differences in the HA crystal could be associated to the local order and microarchitecture.