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Coefficient apparent de diffusion (ADC) en IRM de
Diffusion et SUV (Standardized Uptake Value) du 18FFDG TEP-TDM chez des patients en attente de
transplantation hépatique pour carcinome hépato-
cellulaire: Les deux font-ils la paire ?
Samia Boussouar
Emmanuel Itti
Shih-Jui Lin
Thomas Decaens
Julie Mayer
Gaël Zaoui
Jeanne Tran-Van Nhieu
Alexis Laurent
Alain Rahmouni
Alain Luciani
Service d’Imagerie médicale, Hôpital Henri-Mondor
Service de Médecine Nucléaire, Hôpital Henri-Mondor
Service d’Hépatologie, Hôpital Henri-Mondor
Service de Bio-statistique, Stanford, Californie
Introduction
Intérêt de l’étude
18F-FDG -TEP-TDM: Principes
18F-FDG -TEP-TDM et CHC
Diffusion: Principes
Diffusion et CHC
Pourquoi s’intéresser conjointement au 18F-FDG -TEP-TDM et
à l’imagerie de Diffusion ?
Objectif
Matériels et Méthodes
Résultats
Conclusion
Plan
Le CHC est la plus fréquente des tumeurs malignes
primitives du foie.
C’est le cinquième cancer le plus fréquent dans le
monde et la 3ème cause de décès par cancer dans le
monde. On estime à environ 7000 cas par an en
France.
La transplantation hépatique (TH) est le traitement
curatif du CHC et de l’hépatopathie sous jacente.
Sans traitement, l’espérance de vie
est de moins de 7% à 5 ans.
Après transplantation hépatique, le
taux moyen de survie est de 70% à
5 ans.
Carcinome Hépato-Cellulaire (CHC) et
Transplantation Hépatique (TH)
Compte tenu de la pénurie actuelle de greffon, la TH est limitée aux patients ayant un CHC à faible risque de récidive.
Llovet JM, et alJ. Hepatocellular carcinoma. Lancet 2003;
Parkin DM, et al Estimating the world cancer burden: Globocan 2000. Int J Cancer 2001;
El Serag HB et al Rising incidence of hepatocellular carcinoma in the United States. N Engl J Med 1999
Allen J, Venook A. Hepatocellular carcinoma: epidemic and treatment. Curr Oncol Rep 2004
4
Utilisation Rationnelle des Greffons
Nombre d’indications Nombre de greffons
Jonas et al. Hepatology 2001, T Decaens
Pourquoi s’interesser aux facteurs pronostics du CHC?
Caractéristiques
tumorales Pénurie
*Règles de Priorité
*Donneurs Vivants Risque de récidive
Mac Sween’s Pathology of the Liver, 5th ed.
Perez Saborino et al., Trans Proc, 2003
Wang at al., World J Surg, 2010
AASLD 2004 – D’après C. Zavaglia et al., Milan, Italie
Clinique • AEG • Etiologie de l’hépatopathie sous jacente • Ascite
Biologique
• Taux d’alpha-foeto-proteine • Bilirubine • GGT • Albuminémie • Phosphatases Alcalines • Créatinémie • TP
Anatomopathologie:
• Différenciation tumorale, • Nodules satellites, • Embols vasculaires, • Cellules géantes, • Perte de l'héterozygotie
Facteurs de risque de récidive tumorale après TH
Facteurs de risque de récidive tumorale après TH
AASLD 2004 – D’après T. Decaens et al., San Francisco, États-Unis,
Imagerie (TDM- IRM):
• Nombre de nodules • Taille des nodules • Distribution bi-lobaire • Volume tumoral • Envahissement vasculaire • Métastase
Les limites de l’imagerie morphologique concernant la prédiction de récidive
tumorale après TH, et la pénurie de greffon ont poussé au développement de
l’imagerie fonctionnelle.
Critères de Milan
1 nodule ≤ 5 cm ou ≤ 3 nodules ≤ 3
cm chacun
Critères de l’UCSF
1 nodule ≤ 6,5 cm ou ≤ 3 nodules ≤
4,5 cm chacun ou somme ≤ 8
cm
• Mesure l'activité métabolique d'un organe grâce aux émissions produites par les positons issus de
la désintégration d'un produit radio-actif injecté au préalable.
• Le 18F-FDG (Fluorodesoxyglucose marqué au Fluor 18) est un analogue radioactif du glucose. La
molécule 18F-FDG est phosphorylée dans les cellules qui ont une activité glycolytique augmentée.
Elle est prise au piège (rapport Hexokinase/G6P augmentée) et s’accumule avec émission de
rayonnements détectés par la caméra TEP.
Diffusion et CHC TEP-TDM: Principe
Imagerie scintigraphique
TEP-TDM et CHC
Le foie a une haute concentration en G6P.
Le 18F-FDG est métabolisé et éliminé des cellules hépatiques par le G6P.
Les cellules hépatiques saines et les cellules tumorales différenciés contiennent des taux élevés de G6P:
Importante clairance du 18F-FDG et donc fixation faible au TEP. L’intensité de fixation au TEP est inversement corrélée au degré de différenciation de la tumeur.
«Les CHC les mieux différenciés ne fixent pas le FDG.»
Ceci explique la faible sensibilité (55%) du TEP-TDM dans le dépistage du CHC.
Trojan et al. Am J Gastroenterol 1999
Positivité du 18F-FDG -TEP-TDM: Nouveau facteur de risque de
récidive de CHC après TH?
• Taux de survie sans récidive à 2 ans de 85% contre 46% si captation
S.Shiomi, Am J Gastroenterol 2001, - S.Seo Clin Cancer Res 2007
• Survie sans récidive augmentée pour les patients avec un ratio SUV < 1.15 (97% vs 57%, p<0,001)
Lee J.W et al, J.Nucl Med 2009
18F-FDG -TEP-TDM négatif et survie des patients après TH:
Fortement associé à la sortie de liste de TH pour progression tumorale Yang Sh, liver transplantation 2006, T Decaens,
18F-FDG -TEP-TDM positif :
Le 18F-FDG -TEP-TDM peut donc avoir un rôle dans la prédiction de récidive après transplantation hépatique
Série de 59 malades transplantés pour CHC
– 54 patients suivis pour VHB et 57 transplantations (donneurs vivants)
– Délai moyen TEP et TH = 21j Lee J.W et al, J.Nucl Med 2009
Positivité du 18F-FDG -TEP-TDM: Nouveau facteur de risque de
récidive de CHC après TH?
Lee al. J Nucl Med 2009
Résultats de l’analyse multivariée
Positivité du 18F-FDG -TEP-TDM: Nouveau facteur de risque de
récidive de CHC après TH?
TEP et Récidive
12
Kele PG et al, Diffusion Weighted Imaging of the liver, Gastroenterology, April 2010
Malin = 1.04 (0.27) avec apnée
1.16 (033) avec trigger respiratoire
b=0,50,500 s/mm²
CHC = 1.08-1.79 (0.3-10.9) avec apnée
b=100,200,400,800 s/mm²
CHC = 1.22(0,34) avec apnée
1.27 (0,42) avec trigger respiratoire
b=0,500s /mm²
Malin = 0.54-1.24( 0.07/0.14) avec apnée
b=0,1000 s/mm²
CHC =1.05 (0.09) avec trigger respiratoire)
b=50,300,600 s/mm²
CHC = 1.12 (0.28) avec trigger respiratoire
b=50,300,600 s/mm²
CHC = 1.38 avec trigger respiratoire
b=15,50,500,1000 s/mm²
Kele PG et al, Diffusion Weighted Imaging of the liver, Gastroenterology, April 2010
Malin = 1.04 (0.27) avec apnée
1.16 (033) avec trigger respiratoire
b=0,50,500 s/mm²
CHC = 1.08-1.79 (0.3-10.9) avec apnée
b=100,200,400,800 s/mm²
CHC = 1.22(0,34) avec apnée
1.27 (0,42) avec trigger respiratoire
b=0,500s /mm²
Malin = 0.54-1.24( 0.07/0.14) avec apnée
b=0,1000 s/mm²
CHC =1.05 (0.09) avec trigger respiratoire)
b=50,300,600 s/mm²
CHC = 1.12 (0.28) avec trigger respiratoire
b=50,300,600 s/mm²
CHC = 1.38 avec trigger respiratoire
b=15,50,500,1000 s/mm²
Chevauchement des ADC Bénin-Malin
Valeurs d’ADC variables en fonction du:
- Choix de la technique d’acquisition (imagerie parallèle ou non, acquisition en apnée / trigger respiratoire/ synchronisation cardiaque)
- Choix des b
Devant l’importance de l’incidence du CHC, la place de la transplantation hépatique et les résultats récents concernant la place du 18FDG TEP-TDM dans le bilan pré-greffe en tant que facteur de risque de prédiction de récidive, on se pose la question de la place de l’IRM de diffusion:
Existe-il une association entre la cellularité tumorale et l'activité métabolique?
Pourquoi s’intéresser conjointement au18F-FDG -TEP-TDM et à
l’imagerie de Diffusion ?
• Peu d’études ont étudié le lien entre les deux.
• Aucune étude n’a étudié leur lien chez les patients atteints de carcinome hépato-cellulaire.
Objectif
Etudier les liens entre les valeurs du coefficient
apparent de diffusion (ADC) de la lésion tumorale
avec la valeur du SUV (Standardized Uptake Value)
du 18F-FDG TEP-TDM chez des patients en attente de
transplantation hépatique (TH) pour carcinome
hépato-cellulaire (CHC).
Matériels et Méthodes
• Etude rétrospective, monocentrique des patients inscrits sur liste
d’attente de transplantation hépatique pour CHC à l’hôpital Henri-
Mondor, Créteil, entre 2007 et 2009.
• Explorés en pré-transplantation conjointement par une IRM du foie
incluant un protocole standardisé de diffusion et par une 18F-FDG -TEP-
TDM sur le site
78 patients suivis pour CHC inscrits sur une liste de transplantation hépatique ayant eu une 18F-FDG -TEP TDM.
Critères d’exclusion:
✓ Patients n’ayant pas eu d’IRM de diffusion dans le bilan pré-greffe ( n=30)
✓ Patients ayant eu un traitement par chimio-embolisation ou radio-fréquence avant l’IRM de diffusion (n=12)
✓ Les lésions inférieures à 12mm. (n=2)
✓ Les lésions où la mesure de l’ADC n’était pas reproductible (Ascite importante, certaines lésions du
foie gauche..) (n= 5)
Matériels et Méthodes: Patients
Analyse de 37 lésions sur 29 patients
✓23 patients ont été transplantés
✓ 4 sont sortis de liste (1 pour refus, 2 pour progression tumorale, 1 pour mortalité par valvulopathie)
Lésion tumorale:
✓ La lésion cible est choisie dans les aires non artéfactées
✓ 1 seul ROI incluant la totalité de la lésion
✓ Taille minimale de la ROI: 12mm de diamètre
Parenchyme hépatique
✓ ROI placée sur le foie droit en région postérieure à distance des vaisseaux et des voies biliaires.
✓ Taille minimale de la ROI: 20mm de diamètre
Mesure du rapport de l’ADC (valeur moyenne)de la lésion tumorale sur le parenchyme hépatique non tumoral
Matériels et Méthodes: Protocole d’IRM
Séquences classiques
Axiales T1 IP/OP, T2 FSE, et « dynamiques » avec
injection de gadolinium à plusieurs temps
Séquence de diffusion:
Dans le plan axial avec trigger respiratoire
coupes de 5mm d’épaisseur en moyenne
Réalisée avant injection de gadolinium
Cartographie ADC:
Post-traitement avec des valeurs de
b=0, b=200,b=400 et b=800.
Sélection manuelle des différentes
régions d’intérêt par le même
opérateur sur tous les examens
IRM 1,5T Avanto Siemens
Matériels et Méthodes: Protocole du 18F-FDG TEP-TDM
18F-FDG-TEP-TDM
TEP-TDM Gemini-GXL
Jeûne depuis 6 h (glycémie ≤ 7 mmol/L)
Délai entre injection et images =60mn
Repos strict
Mesure de la glycèmie
Mesure du SUVmax de la lésion tumorale:
Si il existe un foyer d’hyperfixation: Sélection d’une région volumique d’intérêt et mesure du pixel
présentant un SUV maximal.
Mesure du SUVmax du parenchyme hépatique
Dans une zone de parenchyme hépatique non tumoral: Selection d’une région volumique d’intérêt, avec
recueil du SUV maximal.
Mesure du rapport des SUVmax de la lésion tumorale et du parenchyme hépatique non tumoral
TEP Considéré comme POSITIF si rapport des SUVmax tumeur/Foie adjacent > 1.15
Dr J.Tran-Van Nhieu, Département de Pathologie, Henri Mondor
Matériels et Méthodes: Anatomo-pathologie
• Etude macroscopique:
- Nombre de lésions
- Taille lésionnelle
• Etude microscopique :
- Différenciation cellulaire (Grade d’Edmonson et Steiner)
- Présence d’une capsule
- Quantification de la nécrose
- Emboles vasculaires
- Nodules satellites
Histologie
Matériels et Méthodes: Statistiques
Corrélations des paramètres ADC et
SUV en fonction de:
- La différentiation
- L’ invasion microvasculaire
- Le taux d’AFP
(tests Fischer, Wilcoxon Rank Sum)
- SUVmax tumoral et taille lésionnelle
- ADC tumoral et taille lésionnelle
- SUVmaxtumoral et ADC tumoral
(Spearman)
Statistiques descriptives Statistiques comparatives
Résultats
Caractéristiques recueillies 37 lésions et 29 patients
Démographie
Age moyen 60 ans
Sex ratio (Homme/ Femme) 26/3
Hépatopathies sous jacente
Alcool 19
Hépatite C 10
Hepatite B 8
NASH 6
Hémochromatose 4
Nombre de sortie de liste de TH 5 lésions (2 patients pour progression, 1 patient
pour décès sur RAC (2 lésions) et 1 pour refus)
Résultats
NASH : Non Alcoholic Steato-Hepatitis
RAC: Rétrecissement Aortique Clacifié
Respect des critères de Milan
(imagerie)
24/37
Respect des critères de l’UCSF
(imagerie)
30/37
Classification Child-Pugh 9 Child-Pugh A
22 Child-Pugh B
6 Child-Pugh C
Classification TNM 13T1N0M0
21 T2NOMO
3 T3N0M0
Résultats sur pièce opératoire n=32 (5 pas de TH)
Critères de Milan (histologique) 14
Invasion micro-vasculaire
(histologique)
12
Grade histologique d’Edmonson-Steiner Grade 1= 2
Grade 2= 9
Grade3= 17
Grade 4= 2
2 non précisé à cause de la
nécrose
Résultats
Résultats
Moyenne Min-Max Médiane
Nombre de tumeurs 37
Taille tumorale (mm) 24,4 12-60 21
Taux d’AFP (ng/ml) 388,8 0,7-13469 4,6
Délai entre le TEP/IRM
(Jours)
56 2-245 34
ADC Foie non tumoral (mm2/s)
1,36 0,25-2,33 1,30
ADC Tumeur (mm2/s) 1,39 0,41-1.89 1,42
ADC Tumeur/Foie non
tumoral (mm2/s)
1,13 0,32-4,44 1,06
SUVmaxFoie non tumoral 2,70 2,3-3,3 2,7
SUVmaxTumeur 3,6 2,3-6,3 3,2
SUVmaxTumeur/Foie non
tumoral
1,08 1-2,63 1
SUV Tumeur/Foie non
tumoral des patients fixant
au TEP
3,81 1,19-2,63
Lien entre diamètre tumoral et paramètres fonctionnels
• Le diamètre tumoral est corrélée au SUV tumoral (r=0,7 avec p<0.0001).
• Le diamètre tumoral n’est pas correlé à l’ADC (p=0.6).
Lien entre Taux d’alpha-foeto-protéine et paramètres fonctionnels
• Le SUVmax T/Foie normal est fortement corrélé au taux d’AFP (r=0,95 avec p<0.0001).
Résultats
Résultats : Lien entre ADC tumoral et SUVmax tumoral
ADC Tumeur (mm2/s)
1,39
ADC
Tumeur/Foie
non tumoral (mm2/s)
1,13
Valeurs Moyennes ADC Tumeurs
SUVmax Tumeur 3,6
SUVmax Tumeur/Foie
non tumoral
1,08
Valeurs Moyennes SUVmax Tumeurs
Lien entre ADC et SUV
•Les valeurs d’ADC tumorales seules ne sont pas corrélées aux SUV (p=0,28).
•Absence de corrélation entre l’ADC Lésion/Foie (p=0.73) avec SUV Lésion/Foie.
Résultats
Stratification groupe des lésions TEP-TDM + et TEP-TDM -
- Absence de différence significative entre l’ADC tumoral ou Ratio ADC tumeur/Foie
non tumoral entre les deux groupes TEP + et TEP –
- Grade histologique significativement plus élevé dans groupe TEP + (p=0.05)
- Taille lésionnelle plus importante dans groupe TEP + (p=0.03)
Grade Histologique
CHC avec profil typique à l’IRM, restriction de la diffusion et 18F-FDG TEP-TDM
négatif
Après injection
ADC lésion= 1,17mm2/s
T1 in phase T2 FS T1 out phase
Diffusion, b=0 Diffusion, b=800
SUV T/L= 1
Grade histologique:
Bien à moyennement différencié (OMS)
Grade II Classification d'Edmondson-Steiner ADC T/L = 0.92
SUV max= 2,8
CHC avec profil typique à l’IRM, restriction de la diffusion et 18F-FDG TEP-TDM
positif
SUV max= 4,1
Grade histologique= 4 selon Edmonson-Steiner
Peu différencié selon l’OMS
ADC= 1,09mm2/s
Temps artériel
Diffusion
b=800
SUV T/L= 1,24 ADC T/L=1,12
33
CHC avec profil typique à l’IRM, restriction de la diffusion et 18F-FDG TEP-TDM
positif
Grade histologique:
Moyennement différencié (OMS)
Grade III Classification d'Edmondson-Steiner SUVmax = 3
Temps artériel Temps portal Temps portal
ADC= 1,38mm2/s
ADC T/L= 0.85
SUV T/L = 1,24
18F-FDG TEP-TDM positif et ADC hétérogène élevé (nécrose partielle)
ADC T= 1,89 mm2/s
ADC T/L =0.81mm2/s
Diffusion, b=800
Temps portal
SUVmax= 6,3
SUV T/L=2,63
Grade histologique= 4 selon Edmonson-Steiner
Peu différencié selon l’OMS
Discussion
ADC et foie cirrhotique Discussion
1. Corrélation SUV et taille tumorale
Notre étude trouve une corrélation entre la taille et le SUV ce qui est concordant les résultats de la littérature. En effet la taille est corrélée au seuil de détection du PET-TDM et à l’agressivité tumorale.
Shiomi S Am J Gastroenterol 2001
J.Trojan, Am J Gastroenterol (1999)
2. Corrélation SUV et taux d’AFP
Corrélation entre le taux d’AFP et le SUV ce qui est concordant avec les résultats de la littérature.
3. Corrélation SUV et ADC tumoral ?
Absence de corrélation entre le taux d’AFP et l’ADC: Aucune étude dans la littérature.
J.Trojan, Am J Gastroenterol,1999
ADC et foie cirrhotique
ADC du parenchyme hépatique non tumoral
Il existe un faible contraste en imagerie de diffusion (aux valeurs de b utilisées) entre lésions de CHC et le foie adjacent.
- Conforme aux données de la littérature - Expliqué en partie par fibrose du foie adjacent ?
L’ADC du parenchyme hépatique non tumoral est revenu bas (1.36x10-3mm2/s) - Conforme aux données de la littérature - Expliqué par modifications conjointes de perfusion et de trame collagénique du foie
d’hépatopathie chronique
Discussion
Luciani A, Radiology 2008
Taouli B, Radiology 2003,
Aube C, J Radiol 2004
Le Bihan Da nd al NMR Biomed 1995
Van Beers BE, and al Magn Reson Med 2003
Hsu FO, and al J Med Sci 2007
Namimoto T, and al, Radiology 1997
Girometti R, and al, Radiol Med 2007
Taouli B, and al, Radiology 2003
Lewin M,and al, hepatology 2007
ADC et foie cirrhotique
Corrélation SUV et ADC Dans notre étude, nous ne trouvons pas de corrélation entre les valeurs de SUV T ou SUV
T/foie et de l’ADC T ou ADC T/foie. Hypothèses: Pour la mesure de l’ADC, nous avons choisi une ROI incluant la totalité de la lésion. Nous
obtenons ainsi un ADC moyen. Lorsque ces lésions sont de grande taille, elles comportent pour la plupart une part nécrotique. La nécrose modifie l’ADC en augmentant la diffusion libre. D’autant plus que les b utilisés dans notre étude (>100s/mm2) ne prennent pas en considération la composante micro-perfusive. Ainsi l’ADC moyen ne reflète pas uniquement l’ADC de la portion tumorale viable.
Actuellement, la résolution spatiale de l’IRM ne nous permet pas de calculer de façon fiable un ADC minimum.
Le SUV max est mesuré à partir de la zone de plus forte hyper-fixation hépatique au sein de
la lésion définie. Le SUV max ne correspond qu’à une partie de la lésion tumorale, probablement la plus métabolique.
Discussion
Xu H, et al Acad Radiol. 2007
Xu Pjet al J Magn Reson Imaging. 2009
Chen CY, and al, Radiology. 2006
Deng J and al, J Magn Reson Imaging. 2008;
Geschwind JF,and al J Vasc Interv Radiol. 2000
Cette hypothèse ainsi que l’important chevauchement entre les ADC, nous permettent en
partie d’expliquer l’absence de corrélation entre l’ADC moyen et le SUV max.
Limites
Choix des facteurs b
Les valeurs optimales de b pour l'étude des tumeurs hépatiques sont comprises entre 100 et 750s/mm².
Pour s’affranchir de la composante micro-perfusive et en concordance avec les dernières publications, nous avons utilisé plus de 3 valeurs de b incluant un b0, une valeur de b supérieure ou égale à 100s/mm² et une valeur supérieure à 500s/mm². Les b utilisés dans notre étude sont b=0, b=200, b=400, b=800.
Choix des ROI Nous avons utilisé une ROI aussi large que la lésion. Actuellement dans la littérature, cette
méthode est la référence. Elle a pour inconvénient de sélectionner les zones nécrotiques. La
nécrose tumorale est associée à une augmentation de l’ADC. Il existe une différence
significative entre l'ADC du tissu tumoral viable et la nécrose, ce qui nous donne une moyenne
d’ADC et peut fausser les résultats concernant l’ADC de la lésion tumorale.
Exclusion des patients
Nous avons exclus les patients ayant eu un traitement par chimio-embolisation ou
radiofréquence avant l’IRM de diffusion car de nombreuses études rapportent que ces
traitements modifient l’ADC. Chung J and al WGJ 2010
Schraml C and al. AJR Am J Roentgenol. 2009
Thoeny HC Radiology, 2007
Padhani AR, Neoplasia 2009
Manelli L, AJR Am J Roentgenol 2009
Kamel IR, and alJ Vasc Interv Radiol. 2006
Echantillon de petite taille
Etude mono-centrique
Conclusion
Diffusion
18F-FDG -TEP-TDM
Imagerie des mouvements des molécules d’eau
Imagerie scintigraphique du métabolisme cellulaire
La combinaison de la taille et de l’ADC permet
d’estimer le SUV des CHC en bilan pré-TH.
Pas de lien évident entre l’ADC et le SUV.
Ces deux techniques fournissent des informations
fonctionnelles complémentaires du tissu tumoral.
Positivité du 18F-FDG -TEP-TDM: Nouveau facteur
de risque de récidive de CHC après TH
Pas de corrélation évidente entre ADC moyen et SUV
max.
Quizz
Parmi les propositions suivantes laquelle/ lesquelles sont exactes:
1- Le SUV lésion/Foie non tumoral est considéré élevé si il est supérieur à 1
2- Le SUV lésion/Foie non tumoral est considéré élevé si il est supérieur à 1,15
3- Le SUV lésion/Foie non tumoral est considéré élevé si il est supérieur à 2
4- Le SUV lésion/Foie non tumoral est corrélé à l’ADC
5-Le SUV lésion/Foie non tumoral est corrélé à la taille
Quizz
Parmi les propositions suivantes laquelle/ lesquelles sont exactes:
1- Il existe un cut-off ADC bénin/malin.
2- La sensibilité du TEP-TDM pour le CHC est faible
3- L’ADC est corrélé à l’AFP
4- L’ADC est corrélé à la taille
5- L’ADC du foie cirrhotique est restreint comparativement à l’ADC d’un foie sain.
Remerciements
À l’équipe d’Imagerie Médicale de Henri-Mondor,
A Pierre Zerbib pour son aide en IRM,
A Alexandre Augier pour ses schémas sur la diffusion