Nouveaux et futurs radionucléides médicaux

Avec la médecine nucléaire, le patient se voit administrer une substance radioactive qui atteint des cibles biologiques spécifiques dans l’organisme. Selon les caractéristiques radioactives du radionucléide, la substance peut émettre une radiation qui peut être décelée grâce à des détecteurs extérieurs afin de visualiser la répartition des nucléides en question (imagerie TEM et TEP); alternativement, la substance peut émettre des particules chargées comme les particules α ou β, qui diffusent leur énergie localement (à l’échelle d’un micromètre jusqu’à quelques millimètres, soit de la taille d’une cellule à celle d’une métastase) et qui ne détruisent ainsi que les cellules à proximité, par exemple pour le traitement d’un cancer au moyen d’une thérapie ciblée par radionucléides (TRNT).

Parmi les plus de 3000 radionucléides différents qui ont été synthétisés en laboratoire par des chercheurs, seule une poignée est régulièrement utilisée à des fins médicales, essentiellement pour l’imagerie, bien que l’intérêt pour la TRNT ait augmenté depuis quelques années. L’une des principales difficultés en vue de la mise au point de nouveaux produits de radiologie médicale est l’accès à des radionucléides pendant les phases de développement et de recherche biomédicale. Dans le cadre de PRISMAP – le programme européen sur les isotopes médicaux –, cette phase de développement peut être facilitée grâce à la mise à disposition pour la recherche médicale de nouveaux radionucléides d’une grande pureté.

Production de radionucléides

Les éléments radioactifs qui sont utilisés dans le cadre de la médecine nucléaire ne sont pas présents dans la nature et doivent être synthétisés en laboratoire. Il y a deux moyens principaux pour le faire: l’irradiation neutronique dans un réacteur nucléaire de recherche ou l’irradiation protonique, deutéronique ou alpha grâce à un accélérateur de particules. La taille et l’énergie de l’accélérateur de particules déterminent le genre de radionucléide qui peut être produit. De petits appareils compacts sont mis à disposition dans de nombreux hôpitaux et permettent d’avoir accès aux radionucléides utilisés aujourd’hui. Pour la production de nouveaux radionucléides, qui ne sont pas encore disponibles actuellement, il est toutefois nécessaire d’avoir recours à des appareils avec une énergie plus élevée.

Purification des radionucléides

Un nouveau défi se pose lors de la fabrication de ces nouveaux radionucléides: la production en parallèle d’une radioactivité indésirable, qui altère la qualité du produit médical et qui pourrait avoir des effets néfastes sur les patients et rendre la gestion des déchets dans les hôpitaux plus difficile. C’est pourquoi de nouvelles méthodes de purification sont nécessaires. Dans le cadre de PRISMAP, des techniques basées sur la séparation physique des masses et la radiochimie seront développées afin d’obtenir une production de radionucléides de grande pureté adaptée à un usage médical.

Accès et recherche transnationale

Afin de soutenir la recherche en cours dans l’ensemble de l’Europe et au-delà, PRISMAP va offrir un accès immédiat à de nouveaux radionucléides. Une plateforme d’accès centrale a été installée via son site, sur laquelle les possibilités de production et de soutien sont présentées.

Un réseau d’installations européennes leaders au niveau international, dont des réacteurs nucléaires, des accélérateurs de moyenne et haute énergie ainsi que des laboratoires de radiochimie, a été créé afin d’offrir une gamme de radionucléides aussi large que possible à la recherche médicale. L’installation CERN MEDICIS dispose d’un dispositif de séparation des masses qui permet de séparer physiquement les isotopes d’un élément. Cela est complété par un réseau d’installations de recherche qui peuvent accueillir des chercheurs extérieurs afin d’effectuer leurs recherches à proximité de l’installation de production lorsque les radionucléides ne se prêtent pas à un long transport jusqu’à leur institution ou lorsque l’autorisation européenne pour de nouveaux radionucléides n’a pas encore été accordée.

L’accès aux radionucléides, et éventuellement aux installations biomédicales complémentaires, peut être demandé via la plateforme en ligne de PRISMA. Un comité de sélection, composé d’experts dans les domaines de la production de radionucléides, de l’imagerie moléculaire et des traitements aux radionucléides, sélectionnera les meilleurs projets parmi les candidats. Le premier appel à projets sera lancé avant la fin de l’année 2021, pour des candidatures au cours du premier trimestre 2022. Il sera ouvert à tous les intéressés.

Regard vers le futur

Dans le secteur en développement rapide de la médecine nucléaire, PRISMAP est aussi orienté sur l’avenir. La Commission européenne s’est engagée à combattre les conséquences sociales du cancer dans le cadre du plan européen de lutte contre le cancer et en particulier grâce au plan d’action SAMIRA présenté en début d’année, plan dont fait aussi partie la mise en place d’une initiative européenne relative à une «Vallée des radio-isotopes». Par le biais du consortium PRISMAP réunissant 23 institutions académiques et de recherche dans toute l’Europe, on explorera les possibilités de développement en vue d’une augmentation de la production de ces nouveaux radionucléides, sous la forme de nouvelles technologies de production, de nouvelles méthodes de purification et d’études de faisabilité. Elles sont censées mettre en évidence le développement de nouveaux traitements du banc d’essai jusqu’au patient et alimenter directement ce plan européen.

Consortium encadrant une communauté de chercheurs en train de se créer, PRISMAP entend devenir une communauté mieux établie et accueillir de nouvelles installations afin d’élargir les possibilités du programme. De nouvelles installations se profilent à l’horizon comme le réacteur Jules Horowitz du CEA à Cadarache (France), l’installation de séparation des masses ISOL(at)MYRRHA au SCK CEN (Belgique), le nouveau complexe d’accélérateurs SPES des Laboratoires nationaux INFN à Legnaro (Italie), la source de spallation européenne à Lund (Suède) ainsi que la nouvelle installation SPIRAL2 au GANIL (France), qui a récemment accéléré ses premiers faisceaux, et l’installation FAIR au GSI (Allemagne), dont la construction avance. Ces nouvelles installations vont directement bénéficier des découvertes faites dans le cadre de PRISMAP et contribuer à l’augmentation de la capacité de production dans l’ensemble de l’Europe.

La collaboration entre les hôpitaux de recherche et les instituts de métrologie permettra de générer et de réunir de nouvelles données grâce auxquelles il sera possible d’introduire rapidement et facilement les nouveaux radionucléides dans le domaine médical. Toutes les nouvelles découvertes seront utilisées pour élaborer un nouveau matériel d’enseignement pour les spécialistes dans les divers secteurs de ce domaine multidisciplinaire ainsi que pour former la prochaine génération de spécialistes et pour conseiller la Commission européenne sur ces nouveaux radionucléides.

L’Institut Paul Scherrer PSI est l’un des principaux partenaires du consortium PRISMAP. Les chercheurs utilisent ses grands instruments de recherche, comme la Source suisse de neutrons de spallation SINQ et l’Injecteur 2 ainsi que la station d’irradiation IP2, pour fabriquer des radionucléides à des fins médicales. Les radionucléides sont couplés à un complexe moléculaire, s’amarrent de manière sélective à des cellules tumorales dans le corps et peuvent les détruire au moyen de leur rayonnement particulaire. Le Centre des sciences radiopharmaceutiques au PSI est l’un des rares instituts de recherche en Suisse qui est en mesure de développer des produits radiopharmaceutiques non seulement pour des buts de recherche mais aussi pour des essais cliniques. Une procédure d’autorisation en vue d’essais cliniques avec le radionucléide prometteur terbium-161 est actuellement en cours. Dans le cadre du projet FRI IMPACT (Isotope and Muon Production with Advanced Cyclotron and Target Technology) pour la période 2025-2028, une augmentation de la capacité de l’accélérateur de protons à haute intensité HIPA est par ailleurs prévue, dans le but de permettre la production de nouveaux radionucléides à des fins diagnostiques et thérapeuthiques.

La recherche en médecine nucléaire est basée sur une approche multidisciplinaire. Pour pouvoir progresser, des ponts doivent être jetés entre physiciens, ingénieurs, radiochimistes, spécialistes de la chimie inorganique et de la biologie structurale, cliniciens, physiciens médicaux, dosimétristes, pharmacologues et oncologues. PRISMAP – le programme européen sur les isotopes médicaux facilitera la mise en œuvre pratique d’un concept de travail multidisciplinaire.

Texte rédigé sur la base d’un communiqué du CERN

À propos du PSI

L'Institut Paul Scherrer PSI développe, construit et exploite des grandes installations de recherche complexes et les met à la disposition de la communauté scientifique nationale et internationale. Les domaines de recherche de l'institut sont centrés sur la matière et les matériaux, l'énergie et l'environnement ainsi que la santé humaine. La formation des générations futures est un souci central du PSI. Pour cette raison, environ un quart de nos collaborateurs sont des postdocs, des doctorants ou des apprentis. Au total, le PSI emploie 2100 personnes, étant ainsi le plus grand institut de recherche de Suisse. Le budget annuel est d'environ CHF 400 millions. Le PSI fait partie du domaine des EPF, les autres membres étant l'ETH Zurich, l'EPF Lausanne, l'Eawag (Institut de Recherche de l'Eau), l'Empa (Laboratoire fédéral d'essai des matériaux et de recherche) et le WSL (Institut fédéral de recherches sur la forêt, la neige et le paysage). (Mise à jour: mai 2020)