​TEP-Scan et scintigraphie sont des examens hospitaliers devenus courants dans la prise en charge médicale des patients. Ils ont notamment révolutionné la précocité et la précision du dépistage de maladies comme les cancers. Ces techniques relèvent de la médecine nucléaire, le plus souvent utilisée pour le diagnostic de pathologies. L’autre application, la thérapie, est en plein essor.

​La médecine nucléaire est une spécialité médicale utilisant la radioactivité à des fins diagnostiques (par l’imagerie) ou thérapeutiques (par exemple contre les cancers), voire théranostiques (couplant les deux aspects), via des médicaments radiopharmaceutiques injectés. Pour faciliter la suite de la lecture, nous les nommerons simplement « radiopharmaceutiques ».

​Qu’est-ce qu’un radiopharmaceutique ?

C’est une biomolécule sur laquelle un élément radioactif (un radioisotope, aussi appelé radionucléide) à vie courte (on parle ici de demi-vie* allant de quelques minutes à quelques jours), a été greffé. Elle est choisie pour sa capacité à se fixer sur une cible que l’on cherche à observer ou à traiter, comme un organe (par exemple le cerveau) ou un tissu particulier du corps humain. Parfois, le radioisotope seul fait office de radiopharmaceutique, comme l’iode 123, 131 ou encore le radium 223.

* Demi-vie : temps mis par une substance radioactive pour perdre la moitié de sa radioactivité.

Comment agit un radiopharmaceutique ?

Guidé par sa biomolécule, le radiopharmaceutique atteint la région à examiner et se concentre dans les zones d’activité métabolique accrue, souvent synonymes de tumeur ou de tissu malade.

• Diagnostic : les doses administrées au patient sont très faibles afin de l’exposer le moins possible à la radioactivité. Les rayonnements émis à l’extérieur du corps sont détectés par des appareils qui restituent des images de la distribution du traceur dans l’organisme et renseignent sur le fonctionnement des organes, permettant ainsi de déceler des maladies.
• Thérapie : les doses administrées sont plus élevées. Les rayonnements émis, ici plus énergétiques et de courte portée, sont utilisés comme une arme, irradiant les cellules ciblées (par exemple cancéreuses) pour altérer leur ADN, les empêcher de se multiplier et finalement les détruire, tout en limitant les dommages aux tissus sains environnants.

Quels sont les moyens d’imagerie les plus utilisés ?

Les radioisotopes utilisés en diagnostic émettent, selon leur nature, des rayonnements gamma ou des positons. Le positon est l'antiparticule de l’électron, porteuse d’une charge positive, qui se désintègre en produisant deux rayonnements gamma. Pour les détecter, il existe deux voies principales :

• La scintigraphie, également appelée tomographie par émission monophotonique (TEMP), qui utilise des caméras capables de détecter les rayonnements gamma.

• La tomographie par émission de positons (TEP) adaptée à la détection des positons. En hôpital, le standard de base est le TEP-Scan, qui couple caméra TEP et scanner à rayons X, offrant une résolution des images et une sensibilité de détection très supérieures à la scintigraphie.

La médecine nucléaire : Pour quelles maladies ?

• Diagnostic : les techniques de médecine nucléaire sont des examens courants pour le diagnostic de nombreuses maladies (cancers, maladies infectieuses inflammatoires, cardiaques, etc.) affectant la plupart des organes.
• Thérapie : elles sont plus rares mais en plein essor pour combattre les maladies. Certains cancers (thyroïde, prostate, tumeurs neuroendocrines) ou encore l’hyperthyroïdie en bénéficient déjà.

Quels sont les radioisotopes les plus utilisés ?

• Le technétium 99m est le radioélément le plus utilisé pour le diagnostic. Représentant à lui seul 80 % à 90 % des scintigraphies, il permet de réaliser des examens de pratiquement tous les organes du corps grâce à la possibilité de le greffer sur de très nombreuses biomolécules.
• Le fluor 18, associé à un analogue du glucose, est utilisé dans 95 % des examens TEP-Scan. Sa fixation dans l’organisme, proportionnelle au taux de consommation du glucose, est un excellent marqueur pour le diagnostic des cancers.
• L’iode 131 est prescrit à la fois pour du diagnostic en scintigraphie et pour traiter l’hyperactivité et le cancer de la thyroïde, depuis les années 1940.

La gamme des radioisotopes utilisés ou testés en essais cliniques est en réalité très vaste, pour les diagnostics comme pour les thérapies.

• Diagnostic : carbone 11, gallium 68, cuivre 64, iode 123, etc.
• Thérapie : radium 223, actinium 225, lutétium 177, plomb 212, yttrium 90, holmium 166, etc.

Comment fabrique-t-on des radioisotopes ?

Deux méthodes sont principalement utilisées. Complémentaires, elles ne produisent pas les mêmes radioisotopes.

• Le cyclotron médical est un accélérateur circulaire. Il permet notamment de produire des radioisotopes émetteurs de positons. Il en existe environ 1 200 dans le monde, dont une trentaine en France exploités par des industriels de la radiopharmacie (pour les 3/4 d’entre eux) et quelques groupements, associant centres de recherche (dont le CEA) ou universités, et hôpitaux.

Cyclotron du SHFJ qui permet de produire des radioisotopes pour la médecine nucléaire © P. Stroppa/CE

• Le réacteur nucléaire de recherche produit des radioisotopes émetteurs de rayonnements gamma pour les scintigraphies – il s’agit pour l’essentiel du molybdène 99 qui donne naissance, par décroissance naturelle, au technétium 99m – et d’autres, émetteurs de rayonnements bêta ou alpha, pour les thérapies. On en compte une poignée dans le monde, dont 4 en Europe.

Focus : comment fabrique-t-on un radiopharmaceutique ?

Des étapes, il en faut pour fabriquer un radiopharmaceutique. Et aussi des installations complexes : réacteur nucléaire ou cyclotron, enceintes blindées, laboratoires de radiochimie.