Selon l’Organisation Mondiale de la Santé (OMS), près de 7,7 millions nouveaux cas de démence et d’Alzheimer sont identifiés chaque année à travers le monde. Par ailleurs, l’incidence des commotions cérébrales dans le sport et les conséquences sur la santé mentale sont devenues préoccupantes. Enfin, malgré une prévalence relativement faible, les cancers du cerveau ont un pronostic très sombre, avec une espérance de survie de moins d’un an pour la forme la plus courante et la plus agressive, le glioblastome multiforme. La tomographie d’émission par positrons (TEP) est la modalité d’imagerie la plus sensible pour étudier in vivo de façon non-invasive ces affections au niveau de la biochimie et du métabolisme cérébral, avec le potentiel d’un diagnostic plus hâtif, d’une caractérisation plus fine du type de pathologie, mais aussi d’une meilleure compréhension des causes à la source de ces maladies. Les scanners TEP actuellement disponibles manquent de précision pour permettre une étude détaillée du cerveau. Le présent projet vise à développer un scanner TEP dédié de haute performance qui permettra d’imager le cerveau humain avec une résolution spatiale 2 fois supérieure à celle atteinte avec la meilleure technologie existante. À la résolution prévue de 1.25 mm, il devient possible de caractériser l’infiltration tumorale et l’hétérogénéité des tumeurs, des facteurs déterminants de l’évolution de cancers agressifs comme le glioblastome. Il devient aussi possible de suivre en temps réel l’ouverture osmotique de la barrière hémato-encéphalique pour favoriser l’acheminement de médicaments à la tumeur. Un tel scanner TEP permettra également l’imagerie moléculaire d’animaux intermédiaires pour la recherche biomédicale avec une précision inégalée.