RADIOSONDES POUR DETECTION D'UN CANCER *

Plan de l'étude

Annexe 1 Tomographie à émission de positrons

Le cancer qui regroupe les maladies caractérisées par une croissance cellulaire non régulée constitue la première cause de décès dans les pays développés.

Dans les pays en développement, c’est aussi une cause de mortalité très importante, notamment parce que la détection et le traitement du cancer y sont beaucoup moins efficaces. Selon l’OMS, le nombre de nouveaux cas de cancer devrait augmenter d’environ 70 % dans le monde au cours des deux prochaines décennies.

Actuellement la détection et l’évaluation des tumeurs cancéreuses se font surtout par imagerie moléculaire, notamment par tomographie à émission de positrons (TEP) (voir annexe 1). La TEP nécessite l’utilisation de sondes émettrices de positrons obtenues par radioétiquetage.

Le radioétiquetage d’une molécule judicieusement conçue (appelée « précurseur ») consiste à y introduire un radionucléide émetteur de positrons pour obtenir une molécule à son tour émettrice de positrons (appelée « radiosonde »). Schématiquement, on peut représenter le radioétiquetage comme suit :

L’injection de ces radiosondes dans le système sanguin d’un patient entraîne leur accumulation locale par fixation au niveau des récepteurs membranaires des cellules tumorales. La TEP permet alors, grâce à la présence des radiosondes fixées au niveau de la tumeur en grande quantité, d’imager certains processus biologiques spécifiques à la maladie.

2) Une radiosonde au cuivre-64

Il s'agit d'une sonde radioétiquetée au cuivre-64, qui est spécifique des tumeurs angiogéniques et métastatiques.

Le schéma de préparation d’une radiosonde au cuivre-64 est représenté sur la figure ci-dessous à partir du précurseur PPC-DOTA.

Ce dernier est obtenu à partir du pentapeptide cyclique artificiel PPC et du macrocycle DOTA en vue d’un radioétiquetage par complexation avec des ions ⁶⁴Cu²⁺.


Pentapeptide cyclique artificiel PPC	Macrocycle DOTA

Précurseur PPC-DOTA	[⁶⁴Cu] Cu-PPC-DOTA

Schéma d'obtention d'une radiosonde au cuivre-64

Remarque :

Dans le libellé [64Cu] Cu-PPC-DOTA, le crochet indique le marquage isotopique ; il faut bien remarquer que le cuivre introduit l'est sous forme ionique Cu²⁺.

3) Une radiosonde au fluor 18

Ainsi, de plus en plus de radiosondes sont conçues sur le modèle de PPC-DOTA radioétiqueté au cuivre-64, permettant d’obtenir des outils pour imager spécifiquement certains processus biologiques, notamment liés aux différents stades de l’évolution des tumeurs.

Cependant, il est aussi utile d’avoir à disposition une radiosonde peu spécifique qui permet d’imager à peu près n’importe quel type de cancer, à n’importe quel stade d’évolution de la tumeur. Un exemple d’une telle radiosonde, très fréquemment utilisée, est le 2-[¹⁸F] fluoro-2-désoxyglucose ([¹⁸F]FDG) (le crochet indiquant le marquage isotopique). C’est un analogue du glucose qui est donc principalement métabolisé par les cellules fortement consommatrices de glucose, tel que les neurones, le foie, et... les cellules tumorales.


[¹⁸F]FDG

Synthèse historique du 2-[¹⁸F] fluoro-2-désoxyglucose

La première synthèse de la radiosonde 2-[¹⁸F]fluoro-2-désoxyglucose, a été faite en 1976 par fluoration électrophile du glucal triacétylé, selon le schéma présenté ci-dessous

SONDEFLUOR3

Annexe 1

Tomographie à émission de positrons

a) Définitions

* Tomographie, du préfixe grec tomo qui indique une coupure (une coupe) et du suffixe graphie du grec graphein "écrire" utilisé dans le sens "qui donne une forme imprimée" ou "une image". La tomographie est une technique radiologique permettant d'obtenir une image d'un plan de coupe d'un organe.

* Par émission de positrons

- Un positron (ou positon) est un antiélectron (antiparticule de l'électron) de charge électrique (+1) charge électrique élémentaire positive, de même masse et de même spin que l'électron ; il est noté ₊₁⁰e ou β⁺ ou e⁺.

- Emission de positrons

Les positrons correspondent au produit de désintégration de certains noyaux radioactifs artificiels (Fluor 18 ; Brome 76 ; Iode 122 par exemple) ; on parle d'émission β⁺ ; un proton du noyau est converti en neutron avec émission d'un positron et d'un neutrino.

Lors d'une interaction entre un photon de grande énergie et un noyau, il peut y avoir création d'une paire électron – positron (e^- - e⁺).

b) Tomographie à émission de positrons (TEP ou PET en anglais)

- Principe L'émission de positrons par une substance radioactive préalablement injectée dans un organisme est décelée par un capteur externe, ce qui permet grâce à un ordinateur de reconstruire une image en coupe d'un organe.

- Analyse du phénomène Lorsqu'on injecte une substance radioactive de type β⁺ il y a émission de positrons ; dès que ceux-ci rencontrent des électrons dans les tissus (après quelques millimètres de course seulement), ils s'annihilent en 2 photons γ qui partent dans des directions diamétralement opposées. La détection de ces photons permet de localiser le lieu de leur émission et de déterminer la concentration du traceur en chaque point des organes.

c) TEP-Scan (ou PET-Scan)

On peut associer un "scanner X" à un TEP et fusionner les images anatomiques issues du scanner et les images fonctionnelles réalisées à l'aide du module TEP.

* Extrait du sujet de chimie Agro-Véto de 2018