Qu’est-ce que la médecine nucléaire?

La médecine nucléaire est une spécialité médicale qui utilise des radionucléides (radiopharmaceutiques ou traceurs radioactifs) pour évaluer les fonctions corporelles et diagnostiquer et traiter les maladies. Des caméras spécialement conçues permettent aux médecins de surveiller ces radionucléides. La tomographie par émission de photons simples (SPECT) et la tomographie par émission de positrons (TEP) sont les deux méthodes d’imagerie les plus courantes en médecine nucléaire.

Qu’est-ce que le radionucléide (radiopharmaceutique ou traceur radioactif)?

Les radionucléides sont composés de molécules porteuses étroitement liées à un atome radioactif. Ces molécules porteuses varient considérablement en fonction de l’objectif de l’analyse. Certains radionucléides utilisent des molécules dans le corps qui interagissent avec une protéine ou un sucre spécifique et peuvent même utiliser les propres cellules du patient. Par exemple, lorsque les médecins ont besoin de connaître la source exacte des saignements intestinaux, ils peuvent donner des signes radioactifs (ajouter des atomes radioactifs) à un échantillon de globules rouges prélevé sur le patient. Ils réinjectent ensuite le sang et utilisent un scanner SPECT pour suivre le chemin du sang chez le patient. Toute accumulation de radioactivité dans les intestins donne aux médecins des informations sur la position du problème.

Pour la plupart des études diagnostiques en médecine nucléaire, le radionucléide est administré au patient par injection intraveineuse. Cependant, le radionucléide peut également être administré par inhalation, par voie orale ou injection directe dans un organe. L’administration de radionucléides dépendra du processus pathologique à étudier.

Qu’est-ce que la SPECT (Tomographie par émission de photons uniques)?

Les appareils d’imagerie SPECT fournissent des images tridimensionnelles (tomographiques) de la distribution des molécules de radionucléides délivrées au corps du patient. Les images tridimensionnelles sont des images créées par un grand nombre d’images de projection du corps, enregistrées sous différents angles, traitées par un ordinateur. Les imageurs SPECT sont équipés de détecteurs gamma caméra capables de détecter les émissions de rayons gamma des radionucléides injectés au patient. Les rayons gamma sont un type de lumière qui se déplace à une longueur d’onde différente de la lumière visible. Les caméras sont montées sur un berceau rotatif qui permet aux détecteurs de se déplacer en cercle autour d’un patient allongé immobile sur une plate-forme.

Qu’est-ce que la TEP (tomographie par émission de positrons)?

Les analyses TEP utilisent des radionucléides pour créer des images en trois dimensions. La principale différence entre les balayages SPECT et PET réside dans les radiomètres utilisés. Alors que les scans SPECT mesurent les rayons gamma, les scans PET mesurent en traitant de petites particules de radionucléides appelées positrons. Un positron est à peu près la même masse qu’un électron, mais une particule de charge inverse. Ceux-ci réagissent avec les électrons dans le corps, et lorsque ces deux particules se rejoignent, elles se détruisent. Cette destruction produit une petite quantité d’énergie sous la forme de deux photons, qui tirent dans des directions opposées. Les détecteurs du scanner TEP mesurent ces photons et utilisent ces informations pour créer des images des organes internes.

Pour quelles maladies la médecine nucléaire est-elle utilisée?

Aujourd’hui, les applications de la médecine nucléaire sont largement utilisées en relation avec le cancer, les maladies thyroïdiennes, les maladies cardiovasculaires et les maladies cérébrales.

L’utilisation de la médecine nucléaire dans les maladies cancéreuses

L’objectif principal de la TEP est de détecter le cancer et de suivre ses progrès, sa réponse au traitement et de détecter les métastases. L’utilisation du glucose dépend de l’intensité de l’activité cellulaire et tissulaire, il augmente donc considérablement lors de la division rapide des cellules cancéreuses. En fait, le degré d’agression de la plupart des cancers est à peu près parallèle aux taux d’utilisation du glucose. Au cours des 15 dernières années, les molécules de glucose marquées radioactives légèrement modifiées (désoxyglucose ou FDG marqué au F-18) se sont révélées être le meilleur traceur disponible pour détecter le cancer et la propagation métastatique dans le corps.

Une méthode d’imagerie combinée qui produit à la fois des images TEP et tomodensitométrie (TEP / TDM) des mêmes régions du corps est devenue le principal outil d’imagerie pour la stadification de la plupart des cancers dans le monde.

En outre, de nouvelles méthodes de traitement telles que la thérapie ciblée aux radionucléides figurent parmi les développements prometteurs pour le traitement du cancer.

L’utilisation de la médecine nucléaire dans les maladies cardiovasculaires

L’imagerie en médecine nucléaire en cardiologie a joué un rôle important dans le diagnostic et la prise en charge des patients atteints de coronaropathie. L’imagerie de perfusion myocardique est l’approche la plus largement utilisée chez les patients suspectés de maladie cardiaque. L’imagerie de perfusion du cœur est assez précise pour détecter la présence d’une maladie coronarienne. En outre, le test peut prédire le risque de maladie cardiaque (comme une crise cardiaque non mortelle) et de mort cardiaque du patient. Cela permet aux médecins de fournir de meilleurs soins aux patients atteints d’une maladie cardiaque avancée en guidant les décisions thérapeutiques. Les traitements à appliquer peuvent aller d’une prise en charge conservatrice et médicamenteuse de la maladie à des formes d’intervention plus agressives telles que la chirurgie pour corriger le flux sanguin.

De plus, les nouvelles techniques de radioprotection à l’étude offrent un espoir pour le diagnostic précoce de l’athérosclérose coronaire. L’inflammation des dépôts riches en lipides dans la paroi des grandes artères appelées plaques athérosclérotiques peut provoquer des crises cardiaques ou la mort cardiaque. Actuellement, des biomarqueurs sanguins tels que la protéine C-réactive qui mesure l’inflammation aiguë ont été associés à de futurs événements coronariens; cependant, ils ne montrent pas où se trouve la plaque athérosclérotique. La capacité de localiser les plaques dans les artères coronaires peut aider à estimer quelles personnes sont sujettes à des événements cardiaques graves. L’imagerie cardiovasculaire avec des méthodes tomographiques devrait aider à identifier les patients atteints de plaques athérosclérotiques plus tôt que l’angiographie coronaire conventionnelle. Des études d’imagerie en médecine nucléaire ont également montré que la localisation peut vraiment être détectée. Par exemple, chez les patients à risque d’accident vasculaire cérébral, l’absorption de FDG s’est avérée être significativement augmentée dans les artères carotides malades qui reflètent une inflammation sévère des lésions athérosclérotiques avec un potentiel de rupture de plaque élevé.

Techniques d’imagerie hybride telles que PET / CT, SPECT / CT et PET / MR chez les patients atteints de maladies cardiovasculaires il facilitera probablement l’évaluation des conséquences fonctionnelles des changements structurels associés à la maladie. Inversement, ils permettront également d’évaluer les processus moléculaires et cellulaires en unités absolues et de les attribuer correctement aux changements structurels. Ces avantages offrent des possibilités de surveillance, de caractérisation et de traitement des maladies, ainsi que de surveillance du traitement chez les patients atteints de maladies cardiovasculaires. Les avantages peuvent comprendre des évaluations plus complètes de la santé et des maladies cardiovasculaires et un meilleur ciblage des interventions vasculaires coronaires, ainsi qu’une mesure précise de la gravité de la maladie athérosclérotique, de l’efficacité des plaques athérosclérotiques et des traitements de stabilisation des plaques.

L’utilisation de la médecine nucléaire dans les maladies neurologiques

Une troisième spécialité clinique, dans laquelle l’imagerie en médecine nucléaire joue un rôle important dans les soins aux patients, est la neurologie. Les approches radiotraceurs aident à l’évaluation des tumeurs cérébrales et à l’identification précoce des récidives, à la planification du traitement chirurgical des troubles épileptiques et, plus important encore, à l’évaluation des troubles neurodégénératifs. Comme avec d’autres tumeurs, FDG est utilisé dans le diagnostic et la caractérisation des tumeurs cérébrales.

Cependant, comme indiqué précédemment, la précision du diagnostic avec FDG a été limitée en raison du métabolisme élevé du glucose et de la forte absorption de donneurs radio dans les tissus cérébraux normaux. Cette limitation a conduit au développement et à l’application de matières radioactives telles que le carbone-11 méthyl-méthionine, le fluor-18-fluoro-l-phénylalanine ou le fluor-18-fluoro-L-thymidine, qui servent de marqueurs du transport et du métabolisme des acides aminés. Ces substances radioactives ciblent le tissu tumoral dans le cerveau et contribuent au classement de l’agressivité tumorale et, plus important encore, à distinguer la récurrence tumorale des réactions tissulaires post-chirurgicales et de la formation de tissu cicatriciel.

Dans les troubles épileptiques, l’imagerie TEP avec FDG s’est avérée bénéfique pour la localisation des zones potentiellement épileptogènes du cerveau ainsi que leur distribution et leur étendue. L’identification précise de ce type de tissu cérébral anormal est importante pour déterminer l’adéquation des patients à des approches de traitement chirurgical conçues pour éliminer les troubles épileptiques mal contrôlés par les médicaments. Les troubles neurodégénératifs tels que les maladies d’Alzheimer, de Pick et de Huntington sont généralement associés à une diminution du métabolisme du glucose dans certaines parties du cerveau. Chacun de ces troubles est associé à une diminution du métabolisme dans des régions cérébrales spécifiques qui peuvent être distinguées par FDG-PET. Des études d’imagerie cérébrale en série avec FDG-PET permettent également de surveiller le taux de progression de la maladie.

Une déficience cognitive légère, qui est le résultat d’un trouble neurodégénératif clinique, est difficile à distinguer des causes non neurodégénératives ou de la déficience cognitive du vieillissement normal. Cela a conduit à la recherche et au développement de nouveaux radioligands pour cibler l’am-amyloïde et le tau dans les ganglions neurofibrillaires comme marqueurs neuropathologiques non invasifs. Des études cliniques soutiennent la promesse de ces nouveaux radiotéléphones (par exemple, le composé B (PIB) de Pittsburgh marqué au carbone 11 ou les naphtalènes substitués au 2-dialkylamino-6-acylmalononitrile marqués au fluor-18) pour séparer les premiers stades de la neurodégénérescence. Ces traceurs radioactifs semblent également être utiles pour surveiller la progression de la maladie et les résultats du traitement médicamenteux.

Un autre objectif futur important sera de développer des traitements diagnostiques et préventifs avancés pour les troubles neurologiques tels que les maladies d’Alzheimer et de Parkinson. Pour atteindre cet objectif, une compréhension plus détaillée des changements moléculaires survenant dans le cerveau aux premiers stades du développement de la maladie sera nécessaire. De plus, l’augmentation de l’utilisabilité des traceurs radioactifs développés pour détecter des changements moléculaires spécifiques et surveiller la réponse au traitement nous permettra d’atteindre cet objectif. Par exemple, de nombreux donneurs radio comme le fluor-18-fluoroDOPA ont été développés pour évaluer l’intégrité du système dopaminergique cérébral. Rendre ces traceurs radioactifs et d’autres plus courants peut conduire à un diagnostic plus précis et à un diagnostic différentiel de la maladie de Parkinson. De plus, d’autres systèmes de neurotransmetteurs (par exemple cholinergiques,

De même, le traitement des troubles psychiatriques tels que la dépression, la schizophrénie et la toxicomanie est un problème particulier. La plupart des traitements disponibles sont inadéquats avec de grands effets secondaires ou une grande non-réponse. À l’avenir, la disponibilité généralisée de radio-tracteurs hautement spécifiques pouvant être utilisés dans la recherche fondamentale en neurosciences chez l’homme devrait contribuer à améliorer les processus biologiques de ces maladies et, finalement, à améliorer les traitements.

L’utilisation de la médecine nucléaire dans d’autres maladies

En plus des maladies ci-dessus, il est utilisé efficacement dans le diagnostic et le traitement de maladies telles que les maladies osseuses, thyroïdiennes, vésiculaires et intestinales.

Risques liés aux applications de la médecine nucléaire

La dose de rayonnement totale délivrée aux patients par la majorité des radiopharmaceutiques utilisés dans les études de diagnostic en médecine nucléaire ne dépasse pas la dose administrée lors des radiographies pulmonaires de routine ou des examens CT. Il existe des inquiétudes quant à une éventuelle induction du cancer, même à de faibles niveaux d’exposition aux rayonnements provenant d’examens cumulatifs d’imagerie médicale, mais ce risque est considéré comme assez faible, contrairement au bénéfice attendu d’une étude d’imagerie diagnostique médicalement nécessaire.

Comme les radiologistes, les médecins de médecine nucléaire prennent grand soin de maintenir l’exposition aux rayonnements des patients aussi faible que possible et donc de donner la quantité minimale de matières radioactives nécessaire pour fournir un examen diagnostique utile.