Validation du [18F]-Fluoroethylflumazenil comme traceur du récepteur central des benzodiazépines en Tomographie par Emission de Positons (TEP)

[11C]-Flumazenil is a well known ligand of the central benzodiazepine receptor. It has been widely used in Positron Emission Tomography (PET) for mapping gabaergic neurons and for the quantitation of BZR density. This radiotracer is also successfully used in refractory epilepsy as a diagnostic tool. [18F]-Fluoroethylflumazenil ([18]F-FEF) was proposed as an alternative to [11C]-FMZ. Our aim is to characterize the behaviour of this new tracer, ea. its metabolism, its biodistribution pattern, or its binding specificity. This constitutes a preclinical validation study. First, we developped a new HPLC analytical method in order to separate [18]F-FEF metabolites formed in vitro on liver microsomes. Tandem mass spectrometry allowed us to identify various metabolites, resulting from lateral chain hydroxylations, or dealkylation. Then we describe the in vivo biodistribution of [18]F-FEF in rodents. [18]F-FEF is mainly found in liver and in the kidneys; cerebral radioactivity level is low compared to 3H-Flumazenil level. Nevertheless [18]F-FEF binding in the brain is specific. Fast in vivo metabolisation could possibly account for this low level binding in the brain, as more than 40% of plasmatic activity is due to metabolites, three minutes only after iv administration of the tracer. Metabolites isolated in plasma do not cross the blood brain barrier since they are not found anymore in the brain. Then, we present results from healthy human volunteers and two epileptic patients suffering from mesio-temporal epilepsy. [18]F-FEF binds to cortical areas following an expected distribution, with a higher binding in BZ receptor-rich areas. Its cerebral clearence is very fast, as is the plasmatic biotransformation (T1/2=8 min). In epileptic patients, hypofixation is noted in the mesial part of the temporal lobe, which is thought to be the origin of the epileptic focus. Finally, BZR density is quantified as Distribution Volumes (DV) or Binding Potentials (BP) using various established pharmakokinetic models. A good correlation is observed between results obtained with the various models. We can conclude that [18]F-FEF has a kinetic and metabolic profile wich is less favourable than the profile of [11C]-FMZ. Nevertheles, [18]F-FEF is a specific tracer of BZR that allows quantification of BZR density with DV or BP.

Le [11C]-Flumazenil, un ligand du récepteur central des benzodiazépines (BZR), est utilisé en tomographie par émission de positons (TEP) pour réaliser l'imagerie des neurones gabaergiques et pour quantifier la densité de récepteurs BZR. Ce traceur trouve une application clinique dans le cadre des épilepsies réfractaires. Le [18F]-Fluoroethylflumazenil (18F-FEF) a été proposé comme alternative potentielle. Notre objectif est de caractériser le comportement de ce nouveau traceur du point de vue de son métabolisme, de sa biodistribution et de sa spécificité, c'est-à-dire de réaliser sa validation préclinique. Dans un premier temps, nous avons développé une méthode d'analyse par HPLC pour séparer les métabolites du 18F-FEF obtenus in vitro sur des préparations microsomiales de foie. La spectrométrie de masse en tandem a permis d'identifier la structure de plusieurs métabolites, qui résultent de réactions d'hydroxylation sur les chaînes latérales et/ou de déalkylation. Ensuite, nous décrivons la biodistribution du 18F-FEF in vivo chez le rongeur. Il se distribue essentiellement dans le foie et le rein ; la captation cérébrale s'avère faible par comparaison avec la molécule de référence le 3H-Flumazenil. La liaison du 18F-FEF dans le cerveau est cependant spécifique. La faible captation cérébrale peut s'expliquer par le métabolisme très rapide observé in vivo puisque le 18F-FEF ne représente plus que 40% de l'activité plasmatique trois minutes seulement après son injection. Les métabolites isolés dans le plasma ne sont pas retrouvés dans le tissu cérébral, et ne passent donc pas la barrière hématoencéphalique. Enfin nous présentons les résultats obtenus chez le volontaire sain, ainsi que chez deux malades souffrant d'épilepsie réfractaire du lobe temporal. Le 18F-FEF se fixe dans les zones cérébrales selon une distribution attendue, la fixation étant plus intense dans les régions riches en récepteurs BZ. Sa clairance du tissu cérébral est cependant très rapide, tout comme sa biotransformation évaluée au niveau plasmatique (t1/2= 8 min). Chez les patients épileptiques, on note une hypofixation dans la partie mésiale du lobe temporal, qui concorde avec la zone présumée du foyer épileptique. Finalement, la quantification de la densité de récepteurs BZR est calculée en terme de volume de distribution (Vd) ou de Potentiel de liaison (BP) et cela selon plusieurs méthodes mathématiques. On observe une bonne corrélation entre les résultats obtenus par les différentes approches. En conclusion, le 18F-FEF montre un profil cinétique et métabolique moins favorable que celui du 11C-FMZ. Néanmoins, il constitue un traceur spécifique du récepteur BZR, et permet de quantifier dans de bonnes conditions cette densité de récepteur à l'aide de grandeurs comme le Vd et BP.