Mise à niveau IMPACT: plus de muons et de radionucléides

L’accélérateur de protons HIPA est en service depuis 1974 déjà. HIPA est l’acronyme de High Intensity Proton Accelerator. Grâce à une maintenance constante et plusieurs agrandissements de l’installation, on conduit depuis cinq décennies une recherche de pointe réputée dans le monde entier aux lignes de faisceaux et aux expériences qui y sont installées. Pour continuer à investir dans ses forces, une nouvelle mise à niveau importante est à l’ordre du jour: IMPACT (Isotope and Muon Production with Advanced Cyclotron and Target Technologies). Celle-ci est composée de deux parties: HIMB (High-Intensity Muon Beams) et TATTOOS (Targeted Alpha Tumor Therapy and Other Oncological Solutions).

Au PSI, plusieurs grands accélérateurs de particules sont en service pour la recherche. L’accélérateur de protons HIPA (High Intensity Proton Accelerator) est une installation particulièrement grande. HIPA a été mis en service en 1974 déjà: il a donc 14 ans de plus que le PSI, fondé lui-même en 1988 et issu de la fusion de deux instituts prédécesseurs.

Acronymes

HIPA est l’accélérateur de protons du PSI. HIPA signifie High Intensity Proton Accelerator (accélérateur de protons à haute intensité).

IMPACT est une mise à niveau prévue pour HIPA, planifiée pour la période d’encouragement de la recherche à partir de 2025. IMPACT signifie Isotope and Muon Production with Advanced Cyclotron and Target Technologies (production d’isotopes et de muons à l’aide de technologies avancées de cyclotron et de cible). IMPACT est composée de deux parties: HIMB et TATTOOS.

HIMB signifie High-Intensity Muon Beams (faisceaux de muons à haute intensité). Cette partie d’IMPACT comporte une transformation de l’installation de muons et vise pour l’avenir une production utilisable pour la recherche pouvant atteindre 10 milliards de muons par seconde.

TATTOOS signifie Targeted Alpha Tumor Therapy and Other Oncological Solutions (thérapie ciblée des tumeurs alpha et autres solutions oncologiques). Cette deuxième partie d’IMPACT comprend la construction d’une nouvelle installation de production d’isotopes, où des radionucléides destinés à la thérapie ciblée contre le cancer pourront être fabriqués et étudiés.

Dès le début, HIPA s’est profilé comme une installation de renommée mondiale, souvent même en avance sur son temps: cet accélérateur a toujours fourni un nombre impressionnant de protons par seconde qui, aujourd’hui, dépasse de plus du facteur 20 sa conception cible d’origine, grâce à plusieurs rénovations de l’installation. Les protons accélérés et leurs produits dérivés – appelés également particules secondaires – sont utilisés à diverses stations expérimentales et fournissent même des expériences à long terme de très haut niveau. Les possibilités scientifiques liées à HIPA sont exploitées par les scientifiques du PSI, mais également par des scientifiques externes, venus de Suisse et de l’étranger, et issus aussi bien de la recherche académique que de l’industrie.

Afin de renforcer encore l’attrait de HIPA pour la science de pointe, une mise à niveau complète et stratégique a été planifiée: IMPACT. Cet acronyme signifie Isotope and Muon Production with Advanced Cyclotron and Target Technologies, ce que l’on peut traduire par «production d’isotopes et de muons à l’aide de technologies avancées de cyclotron et de cible». Le PSI, l’Université de Zurich et l’Hôpital universitaire de Zurich participent conjointement au projet de mise à niveau IMPACT. Au PSI, IMPACT se traduira par des améliorations significatives en deux endroits de l’installation de recherche

HIMB: plus de muons pour des expériences de haut vol

D’un côté, un domaine de l’installation, où des muons sont produits en tant que particules secondaires, sera transformé et amélioré. Cette partie d’IMPACT se présente sous le nom de HIMB, pour High-Intensity Muon Beams, c’est-à-dire «faisceaux de muons à haute intensité».

Aujourd’hui déjà, le PSI détient le record mondial du nombre de muons utilisables par seconde pour la recherche. Avec HIMB, cette intensité devrait augmenter encore du facteur 100, avec à l’avenir 10 milliards de muons par seconde. A l’Université de Zurich, un nouveau laboratoire est par ailleurs prévu, où l’on devrait produire l’infrastructure destinée aux montages expérimentaux de HIMB.

Au PSI, les muons sont utilisés d’une part pour étudier les matériaux, notamment les propriétés fondamentales de la matière. D’autre part, les muons sont également exploités pour des questions qui relèvent de la physique des particules, par exemple pour explorer les énigmes non résolues de l’univers. Les deux domaines nécessitent des quantités gigantesques de muons, qui ne peuvent être produites qu’au PSI.

TATTOOS: des radionucléides pour traiter les tumeurs de manière ciblée

La seconde partie d’IMPACT s’appelle TATTOOS: Targeted Alpha Tumor Therapy and Other Oncological Solutions, ce qui signifie «thérapie ciblée des tumeurs alpha et autres solutions oncologiques». Avec TATTOOS, le PSI veut augmenter fortement sa production actuelle de radionucléides. Les radionucléides sont des substances médicales qui peuvent être utilisées en cas de cancer. Au PSI, le Centre des sciences radiopharmaceutiques est spécialisé dans la recherche sur ces principes actifs.

Les plans de TATTOOS prévoient la construction d’une nouvelle installation, où les protons à haute énergie produits par HIPA seront tirés sur certains matériaux – appelés cibles – afin de produire de grandes quantités de radionucléides utiles. Les scientifiques aimeraient se servir de ces radionucléides pour développer des médicaments qui assument une double fonction dans la lutte contre le cancer: dans un premier temps, il s’agit de les exploiter pour marquer les tumeurs pour un diagnostic précis, et dans un second temps, pour détruire sur place les cellules tumorales de manière ciblée. Le PSI travaille conjointement avec l’Université de Zurich et l’Hôpital universitaire de Zurich dans le cadre de TATTOOS pour apporter ces nouveaux médicaments dans l’application clinique.

Des projets de grande envergure

En tant que mise à niveau complète, IMPACT est prévue pour la période d’encouragement de la recherche suisse à partir de 2025. A l’été 2023, IMPACT a été acceptée dans la Feuille de route suisse pour les infrastructures de recherche que le SFRI (Secrétariat suisse pour la formation, la recherche et l’innovation) a publiée dans son message FRI 2025–2028. Fin 2024, le Parlement suisse se prononcera sur ce Message FRI et donc sur le financement d’IMPACT.