François Yu

Imagerie ultrasonore, microbulles, thérapie ciblée, théranostique, livraison ciblée de médicaments
Professeur/chercheur adjoint
Faculté de médecine - Département de radiologie, radio-oncologie et médecine nucléaire
514 890-8000, poste 31268

Expertise de recherche

Le laboratoire de microbulles théranostiques (thérapeutique et diagnostique) s’intéresse au développement d’approches thérapeutiques ciblées, fondées sur l’utilisation de microbulles activées par ultrasons et guidées par imagerie ultrasonore.

Nous sommes notamment intéressés par le développement d’approches théranostiques contre le cancer. En effet, les traitements anti-cancer s’accompagnent généralement de toxicités systémiques importantes et/ou ne sont efficaces que chez des sous-groupes de patients. Le développement de nouvelles thérapies ciblées, limitant les effets secondaires et augmentant l’efficacité et la spécificité des traitements existants constitue donc une stratégie prometteuse permettant d’augmenter l’étendue de notre arsenal contre le cancer.

Les microbulles sont des agents de contraste utilisés comme traceurs sanguins en imagerie ultrasonore. Toutefois, dans un champ ultrasonore, les microbulles entrent en oscillation et interagissent avec les cellules environnantes, ce qui peut être exploité à des fins thérapeutiques. Ainsi, il est bien connu que les microbulles peuvent augmenter la perméabilité vasculaire et cellulaire. Récemment, j’ai démontré que les microbulles et les ultrasons peuvent augmenter la perfusion microvasculaire dans le muscle en activant des médiateurs purinergiques et la libération d’oxide nitrique, ce qui provoque une vasodilatation ciblée dans la zone insonifiée. Ces travaux suggèrent ainsi qu’il est possible de localiser la concentration de médiateurs périphériques en profondeur dans des tissus, à l’aide d’un faisceau ultrasonore.

Dans mon laboratoire, nous proposons de développer des approches thérapeutiques innovantes et ciblées par ultrasons contre le cancer en exploitant des marqueurs moléculaires récemment identifiés pour sensibiliser les tumeurs à la radiothérapie, pour augmenter l’efficacité de l’immunothérapie contre le cancer et pour libérer des médicaments localement. Ces thérapies innovantes ciblées sont pourvues d’un fort potentiel translationnel vers le patient puisque les composantes sont individuellement déjà utilisées en clinique. Mon laboratoire fait partie d’un regroupement d’équipes multidisciplinaires au Centre de recherche du centre hospitalier de l’Université de Montréal (CRCHUM) qui forme un environnement unique permettant le développement et l’évaluation systématique de ces nouvelles approches thérapeutiques contre le cancer.

Biographie

Dr Francois Yu est professeur chercheur adjoint au département de radiologie, radio-oncologie et médecine nucléaire à l’Université de Montréal et chercheur au centre de recherche du centre hospitalier de l’Université de Montréal. Dr Yu a obtenu son baccalauréat en génie électrique en 2001 à l’École Polytechnique de Montréal et son PhD en génie biomédical de l’Université de Montréal en 2010. Dr Yu se spécialise dans l’imagerie ultrasonore haute fréquence des maladies associées aux désordres rhéologiques, incluant le diabète, l’athérosclérose et la thrombose veineuse et dans l’utilisation des microbulles (agent de contraste ultrasonore) en imagerie et en thérapie pour des applications théranostiques ciblée en oncologie et en cardiologie.

Dr Yu est le directeur du Laboratoire de microbulles théranostiques, affilié au laboratoire de biorheologie et ultrasonographie médicale de l’Axe Imagerie et ingénierie au CRCHUM.

Spécifiquement, les intérêts de recherche du Dr Yu visent le développement de stratégies thérapeutiques ciblées fondées sur les microbulles activées par un faisceau ultrasonore, incluant la livraison ciblée de médicaments. De plus, les microbulles étant des agents de contraste ultrasonore, l’approche peut être à la fois guidée et suivie par imagerie ultrasonore (approche théranostique). En particulier, un des objectifs du laboratoire consiste à élucider les voies de signalement et les réponses physiologiques suivant l’exposition aux oscillations des microbulles qui peuvent être mises à profit pour optimiser la thérapie ciblée.   

Le laboratoire de microbulles théragnostiques offre la possibilité de travailler à plusieurs niveaux de la recherche biomédicale et du développement technologique, incluant le traitement de signal ultrasonore, la synthèse et la caractérisation des microbulles, la validation in vitro, le développement de modèles animaux, la manipulation de banques de tissus humains, la culture cellulaire et la biologie moléculaire. Le laboratoire est fondé sur une approche multidisciplinaire qui contribue à former une perspective unique sur les opportunités et les défis menant au développement d’approches théranostiques novatrices.

Titres professionnels et autres affiliations

  • Ordre des Ingénieurs du Québec
  • Membre IEEE

Pour en savoir plus

Publications

  1. Yu F. T.and Cloutier G., « Experimental ultrasound characterization of red blood cell aggregation using the structure factor size estimator », J. Acoust. Soc. Am., vol. 122, no. 1, pp. 645-656, 2007
  2. Cloutier G., Zimmer A., Yu F.T.H., Chiasson J.L., Increased shear rate resistance and fastest kinetics of erythrocyte aggregation in diabetes measured with ultrasound, Diabetes Care, vol.31, no 7,pp 1400-1402, 2008
  3. Nguyen L.C., Yu F.T.H. and Cloutier G., Cyclic changes in blood echogenicity under pulsatile flow are frequency dependent, Ultras. Med. Biol., vol.34, no.4, pp. 664-673, 2008
  4. Franceschini E., Yu F.T.H.,Cloutier G., Simultaneous estimation of attenuation and structure parameters of aggregated red blood cells from backscatter measurements, J. Acoust. Soc. Am, vol. 123, no.4, pp.EL85-EL91, 2008
  5. Yu F.T.H., Franceschini E., Chayer B., Armstrong J.K., Meiselman H.J. and Cloutier G., « Ultrasonic parametric imaging of erythrocyte aggregation using the Structure Factor Size Estimator », Biorheology, 46:343-363, 2009
  6. Franceschini, E., Yu, F. T., Destrempes, F., and Cloutier, G., « Ultrasound characterization of red blood cell aggregation with intervening attenuating tissue-mimicking phantoms », J Acoust.Soc Am, vol. 127, no. 2, pp. 1104-1115, 2010
  7. Yu F.T.H., Armstrong J.K., Tripette J., Meiselman H.J., Cloutier G., A local increase in red blood cell aggregation can trigger deep vein thrombosis: Evidence based on quantitative cellular ultrasound imaging, J. Thrombosis and Haemostasis, 9(3):481-8, 2011 doi: 10.1111/j.1538-7836.2010.04164.x
  8. Kim J. S., Leeman J. E., Kagemann L., Yu F. T. H., Chen X., Pacella J. J., Schuman J. S., Villanueva F. S., Kim K., « Volumetric Quantification of In vitro Sonothrombolysis with Microbubbles Using High Resolution Optical Coherence Tomography », J of Biomed. Opt., 17(7), pp. 070502-1-3, 2012. 
  9. Leeman J. E., Kim, J. S., Yu F. T. H., Chen Xi, Kim K., Wang J., Chen Xu., Villanueva F.S. and Pacella J.J., « Effect of Acoustic Conditions on Microbubble-Mediated  Microvascular Sonothrombolysis », Ultras. Med. Biol., 38(9), pp 1589-1598, 2012.
  10. Stephens, D., Mahmoud, A., Ding, X., Lucero, S., Dutta, D., Yu, F.T.H., Chen, X., Kim, K., « Flexible Integration of Both High Imaging Resolution and High Power Arrays for Ultrasound-Induced Thermal Strain Imaging (US-TSI), IEEE Ultras. Ferroelect. Freq. Cont. 60(12), pp. 2645-2656, 2013
  11. Yu F. T. H., Villanueva F.S., Chen X., « Radial modulation contrast imaging using a 20 MHz single element IVUS catheter », IEEE- Ultras. Ferroelect. Freq. Cont., 61(5), pp. 779-791, 2014
  12. Yu F.T.H., Chen X., Wang J., Qin B. and Villanueva F.S., «Low intensity ultrasound mediated liposomaldoxorubicin delivery using polymer microbubbles», Mol. Pharm, 4;13(1):55-64, 2016. 
  13. Destrempes F., Franceschini E., Yu F.T.H., Cloutier G., «Unifying concepts of statistical and spectral quantitative ultrasound techniques, IEEE Trans Med Imaging, 35(2):488-500, 2016 
  14. Black J.J., Yu F.T.H.,Schnatz F.Chen X., Villanueva F.S., Pacella J.J., «Effect of Thrombus Composition and Viscosity on Sonoreperfusion Efficacy in a Model of Micro-Vascular Obstruction», Ultras. Med Biol., 42(9):2220-31, 2016 
  15. Yu F.T.H.*, Roos S.T.*, Chen X., Kamp O, Villanueva F.S. and Pacella J.J., «Sonoreperfusion Therapy Kinetics in Whole Blood using Ultrasound, Microbubbles and Low Dose tPA», Ultras. Med. Biol., 42(12):3001-3009, 2016 (* co-first authors)
  16. Goyal A., Yu F.T.H., Tenwalde M., Chen X., Althouse A, Villanueva F.S., Pacella J.J., «Inertial cavitation ultrasound with microbubbles improves reperfusion efficacy when combined with tPA in an in-vitro model of microvascular obstruction», Ultras. Med. Biol. Jul;43(7):1391-1400, 2017 
  17. Yu F.T.H., Chen X, Straub A. and Pacella J.J., The Role of Nitric Oxide during «Sonoreperfusion of Microvascular Obstruction», Theranostics, 7(14) :3527-3538, 2017 
  18. Guilbert C., Chayer B., Allard L, Yu F.T.H., Cloutier G, «Influence of erythrocyte aggregation on radial migration of platelet-sized spherical particles in shear flow», J of Biomechanics, 61:26-33, 2017