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Les cyclotrons contribuent à accroître la production de radiopharmaceutiques

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Le cyclotron du système iMiGiNE utilisé au Service hospitalier Frédéric Joliot (France) (Photo : T. Saidi-CEA)

Les cyclotrons sont des accélérateurs de particules utilisés pour produire des radionucléides à différentes fins, notamment la recherche et la production de médicaments appelés radiopharmaceutiques. Les radiopharmaceutiques jouent un rôle crucial dans le diagnostic et le traitement du cancer et des maladies cérébrales et cardiovasculaires. L’utilisation des cyclotrons a permis d’accroître la production des radiopharmaceutiques et de rendre le traitement du cancer plus accessible dans le monde entier. Au cours de la dernière décennie, la technologie des cyclotrons s’est répandue rapidement. À ce jour, plus de 1 200 cyclotrons sont en service dans le monde, produisant d’importants radionucléides et rendant la médecine nucléaire plus accessible. Ils contribuent également à améliorer la qualité des diagnostics.

La France compte environ 31 cyclotrons produisant des radionucléides pour la médecine nucléaire. Fin 2020, le système iMiGiNE a été mis en exploitation au Service hospitalier Frédéric Joliot (CEA, Orsay). Son cyclotron permet d’automatiser la production des radiopharmaceutiques et d’en produire sur demande.

Il y a douze ans, l’Université de Coimbra (Portugal) investissait dans le premier cyclotron du pays pour produire des radio-isotopes destinés à la fabrication des radiopharmaceutiques. Aujourd’hui, le Portugal exploite trois cyclotrons, deux à Coimbra et un à Porto, qui fournissent des radiopharmaceutiques vitaux aux régions à la péninsule ibérique et à l’Afrique du Nord.

« Les cyclotrons ont révolutionné la production des radiopharmaceutiques au cours des 30 dernières années », déclare Amirreza Jalilian, chimiste spécialiste des radio-isotopes et des radiopharmaceutiques à l’AIEA. Contrairement aux réacteurs de recherche nucléaire traditionnellement utilisés pour produire des radiopharmaceutiques, les cyclotrons n’utilisent pas de source radioactive. Ils sont plus faciles à installer et à utiliser et peuvent être installés directement dans des hôpitaux.

À l’échelle mondiale, 10 à 12 % des radiopharmaceutiques sont produits à l’aide de cyclotrons mais la demande de cyclotrons augmente car de plus en plus des radionucléides qu’ils produisent sont utilisés dans la recherche, le diagnostic et le traitement de plusieurs maladies potentiellement mortelles comme le cancer, la maladie de Parkinson, la maladie d’Alzheimer et l’insomnie.

Jalilian est co-auteur d’un rapport récent de l’AIEA intitulé Alternative Radionuclide Production with a Cyclotron (le cyclotron, autre moyen de production de radionucléides), qui traite de toute une série de radionucléides pouvant être produits à l’aide de cyclotrons. Ce rapport complète la Base de données de cyclotrons pour la production de radionucléides, de l’AIEA. Il s’agit d’un catalogue qui donne aux responsables politiques, aux chercheurs, aux entreprises, aux étudiants et aux experts techniques une vue d’ensemble sur les types de radionucléides que ces appareils peuvent produire et sur les avantages qu’ils présentent pour la médecine nucléaire, les soins aux patients et le traitement de plusieurs maladies.

« Au Portugal, nos cyclotrons favorisent l’amélioration du diagnostic, du traitement, de la recherche et du développement en proposant une nouvelle méthode de production de certains radionucléides tels que le gallium 68 », explique Antero Abrunhosa, Directeur de l’Institut des sciences nucléaires appliquées à la santé de l’Université de Coimbra. « Nous participons activement à la recherche et au développement afin de répondre à la demande actuelle et future de radionucléides et de radiopharmaceutiques pour les applications diagnostiques. »

Les nombreuses utilisations des cyclotrons

Les radio-isotopes présents dans les radiopharmaceutiques sont utilisés couramment pour générer des images d’organes ou de tissus, détecter des maladies et visualiser la croissance ou la régression des tumeurs.

Les radio-isotopes les plus souvent produits par les cyclotrons ont une courte durée de vie, ce qui signifie qu’ils perdent une grande partie de leur radioactivité en quelques heures et ne peuvent donc pas être transportés sur de longues distances. Il s’agit notamment du fluor 18, du carbone 11, de l’oxygène 15 et de l’azote 13 utilisés dans une technique d’imagerie appelée tomographie à émission de positons (PET). Cette technique est utilisée pour produire des images 3D de haute qualité d’un organe ou d’une cellule afin de diagnostiquer une maladie. Les cyclotrons produisent 95 % des radiopharmaceutiques utilisés pour la PET dans le monde, dont certains étaient difficiles à produire avant l’arrivée des cyclotrons.

Le gallium 68 (Ga-68), par exemple, était généralement produit par un « générateur », qui ne pouvait être utilisé qu’un an et fournissait à peine assez de radionucléides pour diagnostiquer quatre à six patients par jour. Les cyclotrons permettent de produire assez de Ga-68 pour diagnostiquer une vingtaine de patients par jour et à moindre coût. Au moins dix centres dans le monde utilisent maintenant cette méthode. La publication de l’AIEA intitulée Gallium-68 Cyclotron Production (Production de Gallium 68 par cyclotron) et un projet de recherche coordonnée appuient l’échange international de connaissances sur la production de Ga-68 par cyclotron.

L’AIEA élabore également des lignes directrices visant à améliorer et à renforcer l’utilisation du zirconium 89 (Zr-89), un radio-isotope utilisé pour la PET et dont la durée de vie (3,3 jours), plus longue que celle du fluor 18 (une heure et 50 minutes), suffit aux médecins pour observer de près le comportement des molécules dans l’organisme. Il est également utilisé lors d’essais cliniques pour détecter les anticorps lorsqu’un patient suit une cancerothérapie.

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