Le TEP scanner voit vivre nos cellules […]

Le 18 mars 2003

Technologies

Le TEP scanner voit vivre nos cellules 

 

Le TEP-scanner, c’est le diagnostic par l’antimatière, et aussi le seul appareil qui permette d’observer l’activité de nos cellules avec une grande précision. Dans le cerveau, il peut localiser les maladies d’Alzheimer ou de Parkinson et, dans d’autres tissus, il décèle très précocement la formation d’une tumeur.

 

Toute cellule qui travaille consomme de l’énergie qu’elle puise dans le glucose apporté par le sang : aussi bien la cellule musculaire (en montant l’escalier) que celle du cerveau quand on fait le problème de géométrie du bac ; on peut donc traquer leur activité en mesurant la quantité de glucose qu’elles métabolisent. Les cellules tumorales, hyperactives en raison de leur multiplication anarchique, en sont ainsi de grandes consommatrices. Une cartographie du glucose que brûlent les cellules est donc riche en informations médicales.

 

Reste à quantifier, et à localiser, cette consommation. Dans ce but, on associe au glucose une substance capable d’émettre un signal détectable et mesurable depuis l’extérieur de l’organisme. De plus, il faut pouvoir localiser précisément l’origine de l’émission pour recréer une image de l’intérieur de notre organisme. Actuellement, l’appareillage le plus précis pour établir cette cartographie physiologique de nos cellules, c’est-à-dire de l’état de leur métabolisme, est le TEP (tomographe à émission de positons).

 

Le marqueur, la substance que l’on associe au glucose, est un isotope du fluor, le fluor 18. Pour l’imagerie médicale, il a deux atouts : d’une part, l’émission Gamma qu’il provoque est très typée et facilement identifiable, d’autre part, sa durée de vie est courte avec une période de deux heures seulement. En d’autres termes, au bout de deux heures, la moitié de sa masse de départ s’est désintégrée. Donc, huit heures après l’injection d’une solution de glucose et de fluor, l’organisme du patient se sera débarrassé de la quasi-totalité de l’isotope.

 

 

Lors de leur désintégration, les atomes de fluor 18 émettent un positon, d’où le nom du procédé. Or, le positon n’est autre qu’un anti-électron (même masse que l’électron, mais charge électrique positive), et nous entrons ici dans le domaine de l’antimatière, donc dans le domaine de l’instable très éphémère. Dès qu’un positon (+) rencontre un électron (-) d’un atome de la matière environnante, ils se détruisent mutuellement, et de cette annihilation naissent deux photons aux caractéristiques bien particulières : leur émission s’effectue suivant deux directions opposées, et avec un niveau d’énergie précis de 511 keV.

Ce sont ces deux particularités que met à profit le TEP pour détecter les recombinaisons, les localiser et, par voie de conséquence, restituer une image.

 

Deux détecteurs solidaires d’une couronne tournante et diamétralement opposés encadrent le patient, une configuration logique puisque chaque annihilation induit deux photons partant en sens opposés ; ces deux photomultiplicateurs sont reliés à un ordinateur. Dès que l’un d’eux capte un photon de 511 keV, l’ordinateur vérifie si l’autre a détecté le même type de photon au même instant.

Si tel est le cas, et comme il connaît le point d’impact de chaque photon sur la surface des capteurs, il détermine sur quelle ligne passant par le patient la désintégration a eu lieu : c’est la droite qui joint les deux points d’impact.

[…] L’image obtenue correspond à une coupe de la zone observée. En déplaçant légèrement le patient par rapport aux détecteurs et en répétant l’opération, on obtient une seconde coupe adjacente à la première. Il est ainsi possible de recréer une image en trois dimensions dont la taille ne dépendra que du nombre de coupes réalisées. L’image reste relativement grossière, mais sa précision est suffisante pour certains types de diagnostics. C’est notamment le cas en neurologie où l’on s’intéresse plus à l’activité de certaines zones du cerveau qu’au tracé précis de leurs circonvolutions. Bien que floues, les images d’un cerveau normal diffèrent fondamentalement de celles issues de celui d’un patient atteint de la maladie d’Alzheimer ou de Parkinson. De même, une dépression grave se trahit par des images bien particulières.

 

Mais il y a un autre domaine où le TEP est un outil de diagnostic précoce très puissant : celui de la recherche tumorale. En effet, les cellules atteintes modifient leur comportement métabolique avant même que leur prolifération anarchique ne débute. Ainsi le TEP peut détecter des tumeurs naissantes de moins de 5 millimètres de diamètre qui restent invisibles en radiologie conventionnelle ou au scanner à rayons X. En revanche, la finesse des images que donne le TEP n’est pas suffisante pour localiser précisément la tumeur.

 

Pour remédier à cette carence, les industriels de l’imagerie médicale ont eu l’idée d’associer au sein d’un même appareil un TEP et un scanner X. Lors de l’examen, la machine réalise un double passage. Durant une première phase, seule la fonction TEP est active. L’ordinateur de l’appareil construit alors une image physiologique grossière mais informative sur le métabolisme cellulaire. Cette opération terminée la fonction TEP est inhibée.

 

La machine passe en mode scanner X. Pour cela, l’ordinateur active émetteurs et détecteurs de rayons X que porte la même couronne rotative qui a déjà les panneaux de photomultiplicateurs.

 

Gabriel Martin

Journaliste Scientifique

Extrait du tabloïd, La Recherche

 

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