Le cyclotron Arronax et la médecine nucléaire

Jean-François Chatal

Université de Nantes et GIP Arronax

60ème Congrès UdPPC Nantes, 28-31 Oct 2012

1934: découverte de la radioactivité artificielleNaissance de la médecine nucléaire

60ème Congrès UdPPC Nantes, 28-31 Oct 2012

Un radiopharmaceutique

60ème Congrès UdPPC Nantes, 28-31 Oct 2012

Les rayonnements utilisés en médecine nucléaire

émission α

émission β−

électron

particule αnoyau

d’hélium

photon(s) γ

photon(s) γémission γ

électron

photon(s) γ

positon

émission β+ photon(s) γ

Imagerie

Thérapie

ThérapieImagerie

60ème Congrès UdPPC Nantes, 28-31 Oct 2012

L’imagerie en médecine nucléaire:une imagerie fonctionnelle

� radioisotopes émetteurs de simples photons- technetium-99m (t1/2: 6 heures)- iode-123 (t1/2: 13 heures)- thallium-201 (t1/2: 73 heures)

� radioisotopes émetteurs de positons- fluor-18 (t1/2: 110 minutes)- carbone-11 (t1/2: 20 minutes)

60ème Congrès UdPPC Nantes, 28-31 Oct 2012

Tomographie d’Emission Monophotonique:1980-2012….

60ème Congrès UdPPC Nantes, 28-31 Oct 2012

Scintigraphies osseuses et cardiaques

60ème Congrès UdPPC Nantes, 28-31 Oct 2012

Années 90: La Tomographie par Emission de Positons (TEP)

18F-fluoro-deoxyglucose (FDG)

60ème Congrès UdPPC Nantes, 28-31 Oct 2012

Détection des photons d’annihilation

e+ + e−� 2 photons γ émis à 180°

Couronne de détecteurs

Reconstitution de la ligned’annihilation

60ème Congrès UdPPC Nantes, 28-31 Oct 2012

Système hybride TEP/Scanner: 2000-2012….

60ème Congrès UdPPC Nantes, 28-31 Oct 2012

Système hybride TEP/IRM: 2012-…..

60ème Congrès UdPPC Nantes, 28-31 Oct 2012

60ème Congrès UdPPC Nantes, 28-31 Oct 2012

B1 B2 B3

A1 A2 A3

60ème Congrès UdPPC Nantes, 28-31 Oct 2012

Imagerie morphologique (scanner, IRM)et imagerie fonctionnelle (TEP)

L’imagerie TEP de la maladie d’Alzheimer

60ème Congrès UdPPC Nantes, 28-31 Oct 2012

L’imagerie TEP pour l’évaluation précoce de la réponse au traitement (détection de l’apoptose tumorale)

60ème Congrès UdPPC Nantes, 28-31 Oct 2012

La thérapie en médecine nucléaire:radiothérapie moléculaire

� radioisotopes émetteurs d’électrons (émission bêta-)- iode-131 (t1/2: 8,02 jours)- yttrium-90 (t1/2: 2,7 jours)- lutetium-177 (t1/2: 6,7 jours)

Avant traitement Après traitement

60ème Congrès UdPPC Nantes, 28-31 Oct 2012

La médecine nucléaire a besoinde nouveaux radioisotopes

� Pour l’imagerie TEP et pour la thérapie (émetteurs d’électrons et de particules alpha)

� La production de certains radioisotopes nécessite une forte énergieet une forte intensité (faible section efficace)

Le cyclotron Arronax répond à ces exigences…

60ème Congrès UdPPC Nantes, 28-31 Oct 2012

60ème Congrès UdPPC Nantes, 28-31 Oct 2012

Production des radioisotopes

Cyclotron

Faisceau de particules

Irradiation de la cible

Production de radioélémentsdans la cible par transmutation

Extraction chimiqueSéparationPurificationMarquage

Médicament radioactif

68Zn + p → 67Cu + 2 p

60ème Congrès UdPPC Nantes, 28-31 Oct 2012

Préparation GMP des radiopharmaceutiques

60ème Congrès UdPPC Nantes, 28-31 Oct 2012

Un radioisotope émetteur de positons très demandé pour la cardiologie:

le rubidium-82 obtenu par élution d’un générateur 82Sr/82Rb

60ème Congrès UdPPC Nantes, 28-31 Oct 2012

Coronarographie

60ème Congrès UdPPC Nantes, 28-31 Oct 2012

60ème Congrès UdPPC Nantes, 28-31 Oct 2012

Scintigraphie de perfusion

Thallium-201 Rubidium-82

60ème Congrès UdPPC Nantes, 28-31 Oct 2012

Un radioisotope émetteur depositons également demandé:

le gallium-68

60ème Congrès UdPPC Nantes, 28-31 Oct 2012

TEP avec une hormone couplée au gallium-68

60ème Congrès UdPPC Nantes, 28-31 Oct 2012

Des radioisotopes de nouvelle génération pourla médecine nucléaire thérapeutique:

les émetteurs de particules alph a

60ème Congrès UdPPC Nantes, 28-31 Oct 2012

βPositon, Electron 131I

αNoyau d'Hélium, 211At

Parcours maximum: 1000 µm 70 µmDemi-vie 8 jours 7,2 heures

Électrons et particules alpha

60ème Congrès UdPPC Nantes, 28-31 Oct 2012

70 µm

1000µm

177Lu

211At

60ème Congrès UdPPC Nantes, 28-31 Oct 2012

Transfert d’énergie linéique (TEL)

32

Log

(Sur

vie

rela

tive)

Activité (MBq/l)

1,E-03

1,E-02

1,E-01

1,E+00

0 200 400 600 800

131 I - B-B4

213Bi - B-B4

Effet cytotoxique comparé des électrons etdes particules alpha

60ème Congrès UdPPC Nantes, 28-31 Oct 2012

Cibles visées par la radiothérapie moléculaire

60ème Congrès UdPPC Nantes, 28-31 Oct 2012

Alpha-radioimmunothérapie dans la leucémie

60ème Congrès UdPPC Nantes, 28-31 Oct 2012

Une première étude d’alpha-radioimmunothérapie par voie systémique du cancer de la prostate est en cours de mise en œuvre à Nantes avecl’astate-211 produit par le cyclotron Arronax.Le premier malade doit être traité en 2014

60ème Congrès UdPPC Nantes, 28-31 Oct 2012

Conclusion

60ème Congrès UdPPC Nantes, 28-31 Oct 2012

� Le cyclotron Arronax produit des radioisotopes

innovants pour la médecine nucléaire

� Ces radioisotopes, couplés à des médicaments,

conduisent à la production de radiopharmaceutiques

� Ces radiopharmaceutiques sont utilisés pour l’imagerie

fonctionnelle TEP et la radiothérapie moléculaire

� Pour tout cela il faut des physiciens, des chimistes, des

biologistes, des pharmaciens et des médecins