Des atomes radioactifs espions du vivant

Les atomes radioactifs que sont les radio-isotopes ont apporté beaucoup à la biologie. Ils sont aussi au cœur de la médecine nucléaire. Ces atomes instables se comportent comme des atomes stables ordinaires en dehors de l’unique et fugitif instant où ils émettent leur rayon. Leurs propriétés chimiques et physiques sont celles de l’espèce auxquelles ils appartiennent. Ils se lient comme eux avec d’autres atomes pour former des molécules.

Les rayons alpha, ou bêta, ou gamma qu’ils émettent durant leur fugitive désintégration radioactive signalent leur présence. Minuscules objets de la physique, les radio-isotopes sont innombrables même en proportion infime dans la matière. Grâce aux rayons qu’ils émettent, on peut les localiser à l’aide de bons détecteurs. Ils sont les espions du vivant, les outils du diagnostic.

En thérapie, les rayons sont utilisés comme une arme. On cherchera à bombarder des tumeurs à partir d’une source externe ou au moyen d’implants situés à proximité des cellules malignes.

L’utilisation des radio-isotopes pour le diagnostic est de loin la plus répandue.

Depuis la découverte de la radioactivité artificielle en 1934, les médecins nucléaires et les biologistes disposent de toute une panoplie d’isotopes radioactifs servant d’indicateurs et de marqueurs. Grâce à ces isotopes radioactifs, il est possible de suivre à la trace un atome ou une espèce chimique sans perturber les comportements physiques, chimiques ou biologiques.

L’examen consiste à administrer au patient un traceur radioactif, choisi en fonction de sa capacité à suivre un métabolisme ou à fournir un diagnostic sur le fonctionnement d’un organe donné. Le traceur peut être un atome seul (iode 123), une molécule marquée (diphosphonate marqué au technétium 99m), une hormone marquée ou encore un anticorps marqué par un isotope. Cet isotope doit être fixé chimiquement sur la molécule d’intérêt, sans modifier les propriétés de celle-ci. La liaison doit être solide de façon à ce que l’élément radioactif ne se perde pas en cours de route, auquel cas on suivrait le parcours de l’élément radioactif et non celui de la molécule intéressante.

Les produits « radio-pharmaceutiques » contenant des molécules marquées par un isotope radioactif sont généralement administrés par voie intraveineuse, mais ils peuvent l’être aussi par inhalation (par exemple l’examen de la ventilation pulmonaire) ou dans le liquide céphalo-rachidien.

Dans le cas de l’imagerie, on veut localiser le produit radio-pharmaceutique en utilisant une détection extérieure et en exposant le corps à la dose d’irradiation la plus faible possible. Il est donc nécessaire de choisir des radioéléments qui émettent principalement des rayons gamma, un rayonnement qui irradie peu et est assez pénétrant pour sortir de l’organisme afin d’être détecté. La période du radioélément doit être suffisamment longue pour permettre de suivre le processus biologique étudié et de procéder à l’examen, mais être aussi assez courte pour éviter une irradiation inutile.

Le technétium-99m est le radioélément le plus utilisé (80 % à 90 % des examens scintigraphiques) car il permet l’exploration de nombreuses parties du corps et n’émet que des gamma dont l’énergie (140 keV) est très bien adaptée aux détecteurs des gamma-caméras. On utilise également pour la « tomographie par émission de positons » des radioéléments bêta-plus émetteurs de positons. Enfin pour la radiothérapie métabolique, des émetteurs bêta-moins sont utilisés pour délivrer localement une dose au tissu cible.

Production sur le réacteur OSIRIS du CEA de molybdène-99 précurseur du Technétium-99, principal radioélément utilisé en radiodiagnostics par scintigraphies (CEA-Saclay).