La Radioactivité est-elle Nuisible pour l'Homme ?

III. Les applications médicales

 

Les applications médicales de la radioactivité ont été envisagées sur le plan théorique peu de temps après sa découverte, mais c’est au cours du demi-siècle écoulé qu’elle est véritablement entrée de plain-pied dans la panoplie des moyens diagnostiques et thérapeutiques de la médecine.

 

La médecine nucléaire est le domaine médical qui utilise la radioactivité tant pour explorer le corps humain que pour le soigner.

 

*  Imagerie médicale nucléaire : diagnostics

On peut examiner des organes ou étudier leur fonctionnement à l’aide de minuscules sources radioactives artificielles introduites dans le corps d’un patient qui seront rapidement éliminées par l’organisme car elles sont de courte période radioactive. Les techniques de mesure et d’analyse actuelles permettent d’utiliser des doses très faibles de rayonnement, souvent inférieures à celle utilisées avec les rayonnements X en radiographie.

 

A. La scintigraphie

 

La scintigraphie est le procédé de diagnostic consistant à suivre le cheminement d’un isotope radioactif émetteur de rayons gamma.

Caméra de scintigraphie

 

L’isotope radioactif dont on veut suivre le cheminement dans l’organisme est introduit par voie buccale, intraveineuse ou sous-cutanée. Le rayonnement qu’émet cet isotope est enregistré par un compteur à scintillations et reporté sur un document qui donne des renseignements topographiques sur l’organe observé, sur son intégrité, sur ses modifications cellulaires, etc.

 

La scintigraphie est très fréquemment utilisée. Elle permet le dépistage précoce des cancers.

                           

Les organes ayant la propriété de fixer sélectivement certains éléments chimiques, on choisit pour les examiner un isotope radioactif approprié qui sera suivi «  à la trace » grâce à son rayonnement.

 

 

Principe de l’atelier de scintigraphie

 

*     Exemples de scintigraphies :

 

1. Scintigraphie de la glande thyroïde

La thyroïde a tendance a fixer les atomes d’iode. Pour examiner cette glande, on introduit dans une veine une solution contenant une faible proportion d’atomes d’iode et le rayonnement qui accompagne leur désintégration à l’intérieur de l’organe est enregistré, traité par un système informatique et l’on obtient une image de la glande sur un écran ou sur un film.

 

 

 

2. Scintigraphie osseuse

Pour détecter d’éventuelles métastases osseuses, on injecte dans une veine du malade une solution contenant un isotope radioactif qui va se fixer préférentiellement sur les os. La scintigraphie donne alors une image du squelette.

 

 

 

3.     Scintigraphie des poumons, du cœur ou du cerveau en action

Ces organes peuvent être observés en pleine action. Du fait que la désintégration des isotopes radioactifs s’étale dans le temps, la série d’images obtenue va fournir des informations sur le fonctionnement de l’organe. Il s’agit alors d’imagerie fonctionnelle.

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B. La tomographie par émission de positons (TEP)

Au même titre que la scintigraphie, la tomographie par émission de positons constitue une modalité d’imagerie fonctionnelle reposant sur l’administration au patient d’un traceur légèrement radioactif dont on étudie le métabolisme dans l’organisme.

 

1.    Quand utilise-t-on la tomographie par émission de positons ?

La tomographie est une technique de pointe qui permet d’étudier les aspects biochimiques du fonctionnement du cerveau ainsi que les devenirs de certains médicaments dans l’organisme.

Le coût de cette technique est très élevé car il faut disposer d’un cyclotron tout près du lieu d’examen pour fabriquer les isotopes au fur et à mesure des besoins. Fin 2002, on comptait environ 530 caméras TEP aux Etats-Unis, 215 en Europe et seulement 11 en France.

                         

La tomographie par émission de positons fournit aux équipes médicales des diagnostics précoces dans le cas d’une maladie ou encore des informations supplémentaires aidant à déterminer si l’état d’un patient relève d’une intervention chirurgicale. En cancérologie, l’examen permet de suivre la réponse du patient à un traitement de radiothérapie ou de chimiothérapie et d’identifier d’éventuelles métastases. Le diagnostic issu d’un examen TEP peut modifier l’attitude thérapeutique et la prise en charge du patient : arrêt d’un traitement inefficace, changement d’inter-modalités (remplacement d’une chirurgie par une radiothérapie par exemple) ou changement d’intra-modalité (modification du traitement médical, du geste chirurgical ou du protocole de radiothérapie).

 

2.     Le rôle du FDG (fluorodésoxyglucose)

Contrairement aux isotopes utilisés en scintigraphie comme l’iode-131 ou le technétium-99m, les radioéléments émetteurs de positons sont des éléments chimiques légers et abondants dans la matière vivante (oxygène, carbone, azote, etc.) ou des halogènes (fluor-18, brome-76) facilement incorporables à des molécules. Ils permettent de suivre le métabolisme de molécules qui jouent un rôle clé dans le corps humain. Par exemple, l’injection de fluorodésoxyglucose (FDG) marqué au fluor-18, permet l’étude de la consommation tissulaire de glucose. Ce paramètre est essentiel puisqu’il reflète le fonctionnement tissulaire, qu’il s’agisse de neurones, des cellules du muscle cardiaque ou d’un tissu cancéreux. En effet, on sait que la consommation cellulaire en glucose est en général augmentée au niveau des cellules cancéreuses.

 

Une molécule aussi simple que l’eau, marquée à l’oxygène-15 permet de cartographier l’irrigation sanguine du cerveau et l’exploration de ses fonctions. Cette exploration a ouvert de nouvelles perspectives en neurologie ou en psychologie, en linguistique et, plus généralement, dans les sciences cognitives. Malheureusement les isotopes radioactifs bêta-plus n’existent pas à l’état naturel. Il faut donc les produire.

 

 

 

Les périodes des émetteurs de positons sont extrêmement courtes : de deux minutes pour l’oxygène-15 à 110 minutes pour le fluor-18. Ces isotopes sont donc à consommer très près de leur lieu de production. Il faut disposer à proximité d’un cyclotron (petit accélérateur) pour en produire et d’un laboratoire de radiochimie pour les extraire.

 

Parmi toutes les molécules marquées par des émetteurs de positons, le FDG occupe la première place. En plus de ses propriétés biologiques remarquables, sa période « raisonnablement longue » permet la mise en place d’un circuit de livraison entre le site de production et de nombreux hôpitaux. L’indication principale d’un examen TEP au FDG est aujourd’hui l’examen corps entier en oncologie clinique et qui concerne le bilan d’extension du cancer.

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C. Radiothérapie

Plus de la moitié des patients souffrant d’un cancer reçoivent un traitement par radiothérapie. Ce seul traitement peut en certains cas suffire ; parfois l’équipe médicale qui soigne le cancer peut estimer qu’une radiothérapie doit suivre une ablation chirurgicale de la tumeur.

Depuis près d’un siècle, la radiothérapie fait partie de l’arsenal thérapeutique des maladies cancéreuses. Après quelques balbutiements, la technique est aujourd’hui bien maîtrisée et constitue avec la chirurgie le traitement le plus répandu des cancers, aboutissant à un grand nombre de guérisons.

 

 

 

 

1.     Le principe de la radiobiologie

Le principe de la radiothérapie est de plus simples : il s’agit d’exposer les cellules cancéreuses à une ionisation , c'est-à-dire une émission de radiations qui va altérer la composition de l’information génétique des cellules cancéreuses. La radiothérapie utilise les propriétés des radiations ionisantes qui modifient la structure des atomes. Ces rayons agissent en altérant notamment le patrimoine génétique (ADN) des cellules. Dès lors, ces cellules meurent au moment où elles entrent en division pour se multiplier.  On utilise un rayonnement ionisant car les cellules d’une tumeur cancéreuse sont des cellules jeunes, qui se reproduisent facilement. Elles sont de ce fait plus sensibles que les tissus voisins à un rayonnement ionisant susceptible de les détruire ;

De nos jours, les spécialistes ont à leur disposition un éventail très large de qualités et de quantités de radiations ionisantes.

La radiothérapie est un traitement local pendant lequel des rayons sont délivrés sur une zone précise en préservant le plus possible les tissus sains. Mais ces derniers sont également lésés, provoquant alors des complications. Il faut donc trouver les doses suffisantes pour détruire la tumeur sans altérer les tissus sains environnants.

 

2.     Un effet différentiel salvateur

Les cellules normales peuvent également être affectées par ces radiations, mais leur taux de réparation est supérieur à celle des cellules cancéreuses. Cet « effet différentiel » explique le bénéfice de la radiothérapie. Cependant la limite est parfois si fine que ces traitements sont bien souvent accompagné de nombreux effets secondaires.

 

3.     Différentes utilisations de la radiothérapie

La radiothérapie peut être prescrite comme un traitement curatif (pour détruire la tumeur) ou comme un traitement palliatif (pour atténuer la douleur).

La radiothérapie peut également être utilisé après la chirurgie, il s’agit alors d’une radiothérapie adjuvante destinée à prévenir la réapparition locale de la maladie. On peut aussi être amené à irradier d’autres régions si l’évolution de la maladie le nécessite. La radiothérapie peut être utilisée seule, en association ou après une chimiothérapie.

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Réalisation de Sandrine AYRAL, Julien HOBEIKA et Maxim PIERRE de 1S1 du lycée Sainte Marie à Antony

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