Comment fonctionnent les TEP et ce qu'elles révèlent

Une fenêtre sur la chimie du corps

Lorsque les médecins ont besoin de voir non seulement la forme d'un organe, mais aussi l'activité de ses cellules, ils se tournent vers la tomographie par émission de positons (TEP). Contrairement aux radiographies ou aux tomodensitométries, qui montrent principalement l'anatomie, la TEP révèle l'activité métabolique, c'est-à-dire la façon dont les cellules consomment de l'énergie, absorbent les nutriments et fonctionnent au niveau moléculaire. Cette distinction fait de la TEP l'un des outils de diagnostic les plus puissants de la médecine moderne.

Comment fonctionne la physique

Une TEP commence par un radiotraceur, une petite quantité de matière radioactive attachée à une molécule biologiquement active. Le traceur le plus courant est le fluorodésoxyglucose (FDG), une forme modifiée de glucose. Étant donné que les cellules cancéreuses, les régions actives du cerveau et les tissus enflammés consomment plus de glucose que les tissus environnants, le FDG se concentre là où l'activité métabolique est la plus élevée.

Une fois injecté dans une veine, le traceur circule pendant environ 30 à 60 minutes. Pendant ce temps, les atomes radioactifs du FDG subissent une désintégration bêta-plus, émettant de minuscules particules appelées positons. Chaque positon entre presque immédiatement en collision avec un électron proche, et les deux s'annihilent mutuellement, produisant une paire de rayons gamma qui s'envolent dans des directions exactement opposées.

Un anneau de détecteurs entourant le patient capte ces paires de rayons gamma. Étant donné que les deux photons arrivent à des détecteurs situés à 180 degrés l'un de l'autre en quelques nanosecondes, le scanner localise l'endroit où l'annihilation s'est produite. Un ordinateur assemble ensuite des millions de ces événements en une carte tridimensionnelle détaillée de la concentration du traceur dans tout le corps.

Ce que détectent les TEP

La capacité de la TEP à mesurer l'activité biochimique, plutôt que la simple structure, lui confère une valeur clinique unique :

• Cancer : Environ 90 % des TEP cliniques utilisent le FDG pour détecter, stadifier et surveiller les tumeurs. Les cellules malignes ont généralement un métabolisme du glucose élevé, de sorte qu'elles s'illuminent sur les images TEP bien avant qu'une tumeur ne devienne suffisamment grosse pour apparaître sur un scanner.
• Maladies cardiaques : La TEP peut évaluer le flux sanguin vers le muscle cardiaque et identifier les tissus endommagés par rapport aux tissus encore vivants mais recevant un apport sanguin réduit, une information essentielle pour décider si un pontage coronarien sera utile.
• Troubles cérébraux : Les neurologues utilisent la TEP pour cartographier le métabolisme cérébral dans des affections telles que la maladie d'Alzheimer, l'épilepsie et la maladie de Parkinson. Des traceurs spécialisés peuvent désormais se lier à des protéines spécifiques comme les plaques amyloïdes ou les enchevêtrements tau, offrant une fenêtre sur la neurodégénérescence des années avant l'apparition des symptômes.

TEP/TDM : combiner fonction et forme

La plupart des scanners TEP modernes sont associés à un scanner TDM (tomodensitométrie) dans une seule machine appelée TEP/TDM. Le TDM fournit une image anatomique haute résolution, tandis que la superposition TEP montre les points chauds métaboliques. La fusion des deux permet aux radiologues de dire non seulement qu'il y a une anomalie métabolique, mais précisément où elle se situe dans le corps. Selon RadiologyInfo.org, cette approche combinée est devenue la norme de soins pour la stadification du cancer dans le monde entier.

Au-delà du FDG : nouveaux traceurs, nouvelles réponses

Bien que le FDG reste le cheval de bataille, les chercheurs développent des dizaines de radiotraceurs spécialisés. Certains se lient à l'antigène membranaire spécifique de la prostate (PSMA) pour la détection du cancer de la prostate. D'autres ciblent les récepteurs de la somatostatine pour trouver les tumeurs neuroendocrines. De nouveaux traceurs mesurent la consommation d'oxygène, la prolifération cellulaire et même la densité des synapses dans le cerveau, élargissant ainsi la portée de la TEP bien au-delà du métabolisme du glucose.

TEP corps entier : le prochain bond en avant

Les scanners TEP conventionnels imagent le corps en segments, en assemblant des tranches. Une nouvelle génération de systèmes de TEP corps entier, avec des anneaux de détecteurs suffisamment longs pour capturer le patient entier en une seule fois, entre maintenant en utilisation clinique. Ces machines offrent une sensibilité considérablement plus élevée, permettant des scans avec des doses de radiation plus faibles, des temps d'acquisition plus courts et la capacité de suivre le parcours d'un traceur à travers chaque organe simultanément. Les chercheurs de l'UC Davis, qui ont construit l'un des premiers scanners corps entier appelé EXPLORER, l'ont utilisé pour étudier la distribution des médicaments et la propagation des maladies infectieuses en temps réel.

Limites et risques

Les TEP ne sont pas parfaites. Des faux positifs peuvent se produire lorsque l'inflammation ou l'infection imite la signature métabolique du cancer. Des faux négatifs se produisent avec des tumeurs à croissance lente qui consomment peu de glucose. La dose de radiation d'un seul scan est modeste, à peu près équivalente à quelques années de radiation de fond naturelle, mais la répétition des scans nécessite une justification minutieuse. De plus, les scanners TEP sont coûteux à exploiter, en partie parce que certains radiotraceurs doivent être produits dans un cyclotron à proximité et utilisés en quelques heures avant qu'ils ne se désintègrent.

Malgré ces contraintes, la TEP reste indispensable. En révélant la chimie du corps en action, elle détecte les maladies plus tôt, guide les décisions de traitement plus précisément et continue d'évoluer à mesure que de nouveaux traceurs et des scanners plus rapides repoussent les limites de ce que la médecine peut voir.