L’énergie générée par la fission de l’atome est très concentrée pour des raisons physiques qui tiennent à la nature même de cette énergie.
Le rayonnement radioactif surclasse largement la puissance des autres rayonnements. Les médecins utilisent cet aspect de l’énergie nucléaire pour diagnostiquer et soigner. Dans un premier temps ils ont utilisé une propriété de l’énergie qui est le fait qu’on peut lui faire changer de forme. Ils ont donc produit des rayons X très proches des rayons gamma de l’énergie nucléaire avec de l’électricité. Voici donc ce qui se passe quand vous allez passer un scanner. La centrale nucléaire produit un rayonnement très énergétique qui chauffe de l’eau, celle-ci transformée en vapeur fait tourner une turbine et produit de l’électricité. L’électricité circule jusqu’au cabinet de radiologie ou jusqu’à l’hôpital. Le courant électrique alimente le scanner qui produit une énergie sous forme de rayonnement. Ces rayons qui vont vous pénétrer sont quasiment les mêmes que ceux qu’avait produits le réacteur nucléaire. Les rayons du scanner ne sont pas à proprement parler de l’énergie nucléaire mais cela y ressemble beaucoup d’ailleurs. Ils sont mesurés avec les mêmes unité . Il sont gérés par la même discipline qui est la radioprotection.

Pour faire simple, cette énergie a donné lieu à trois disciplines bien distinctes.
La radiologie, (qui est une fausse médecine nucléaire) consiste à obtenir des images en utilisant des rayons X.
Cette discipline a pris naissance au début du vingtième siècle. Elle est très vite venue à maturité puis a plutôt stagné pendant des décennies. La radiologie dite conventionnelle régnait sans partage sur les disciplines d’imagerie. Puis, dans les années 80, elle fit une véritable révolution avec l’apparition d’une machine extraordinaire : le scanner. De l’anglais ‘to scan ’ : scruter en français. Le terme tomographe n’est quasiment plus utilisé, il est même inconnu d’un bon nombre de praticiens.
Paradoxalement, c’est à ce moment-là que l’imagerie par rayons X fut concurrencée par d’autres imageries utilisant d’autres rayonnements :
Échographie utilisant le rayonnement ultrasons, IRM utilisant les champs magnétiques et même endoscopie utilisant la lumière visible.
Parallèlement, les rayons X furent utilisés pour soigner. Cette discipline d’apparition plus récente s’appelle la radiothérapie. Elle utilise des rayonnements beaucoup plus puissants que la radiologie conventionnelle et elle les délivre sur une zone limitée.
Une troisième discipline, plus récente, utilise des radioéléments obtenus par des méthodes proches de celles utilisées pour la production d’énergie nucléaire. Cette discipline a subi une longue période de léthargie, occupant un rôle très limité en médecine, comme les traitements de la thyroïde ou l’imagerie des os.
Récemment, elle a pris un essor considérable avec l’apparition d’outils merveilleux : les tomographies à émission de positons, encore appelées PET Scan. Parallèlement, le couplage d’anticorps spécifiques à des radioéléments permet de réaliser des traitements d’une extraordinaire précision à l’échelle de la cellule.

La radiologie conventionnelle — le principal pilier de l’imagerie médicale

En 1895, un savant allemand, Wilhelm Conrad Röntgen, découvre les rayons X. En travaillant sur des tubes cathodiques, il observe un rayonnement invisible capable de traverser les tissus mous et de projeter l’image des os sur une plaque photographique.
Le coup de génie de Röntgen, c’est de se rendre compte immédiatement de l’intérêt de sa découverte. Il effectue ainsi la première radiographie. Il s’agit de la main de son épouse Anna Bertha, où l’on distingue clairement ses os et son alliance. Cette photo figure dans sa thèse. Nous en avons déjà parlé.
La lucidité et la clairvoyance de Röntgen furent telles que dès 1896 apparaissent les premières applications médicales. On utilise les rayons X pour le diagnostic de fractures et pour le repérage de corps étrangers (balles, éclats).
Très vite, l’armée et les hôpitaux s’équipent de machines rudimentaires.
Entre 1900 et 1914, les appareils deviennent plus compacts, mais l’absence de connaissances sur la radioprotection expose médecins et patients à des doses dangereuses.
Pendant la Première Guerre mondiale, Marie Curie met au point les “Petites Curies”, unités mobiles de radiologie pour le front.
Les premières normes de protection (plomb, temps d’exposition réduit) apparaissent dans les années 1920.
Les années 30 voient l’introduction de la radiographie pulmonaire de masse pour dépister la tuberculose.
Parallèlement, on assiste au développement de la fluoroscopie, qui permet de visualiser en temps réel l’intérieur du corps humain.
Après 1945, on commence à utiliser les premiers produits de contraste iodés pour visualiser les vaisseaux et les reins, et barytés pour visualiser les organes creux du tube digestif. Les appareils deviennent plus fiables, avec un réglage précis des doses et des expositions.
1972 voit l’invention du scanner par Geoffrey Hounsfield et Allan Cormack. Le scanner bouleverse le paysage de l’imagerie médicale. Il permet de reconstituer en 3D des coupes du corps.
Dans les années 1980, on note une généralisation de la radiologie numérique. On assiste à un développement de la radiologie interventionnelle, où l’imagerie guide des gestes thérapeutiques : pose de prothèse d’abord digestive puis dans les vaisseaux, mais également gestes d’embolisation.

Depuis les années 1990, la radiologie change de support : elle abandonne les clichés argentiques pour des images numériques, ce qui permet une circulation des clichés dans les réseaux de soins, notamment au sein des établissements hospitaliers. L’amélioration des moyens de captation des signaux grâce à des capteurs numériques permet de réduire les doses de rayons X délivrées au patient. Le développement des systèmes experts généralisés en « intelligence artificielle » pour l’aide à l’interprétation, le tri des urgences et la détection automatique d’anomalies contribue aussi à ces progrès.
En un peu plus d’un siècle, le radiodiagnostic est passé de clichés flous sur plaques photo à des images 3D haute résolution et à l’assistance par intelligence artificielle. Ce progrès a transformé la médecine, permettant des diagnostics rapides, précis et souvent moins invasifs.

La radiothérapie, un instrument essentiel pour traiter les cancers

La radiothérapie est une technique médicale qui utilise des rayonnements ionisants pour détruire les cellules cancéreuses ou limiter leur croissance. C’est l’un des piliers du traitement du cancer, aux côtés de la chirurgie, de la chimiothérapie et, plus récemment, de l’immunothérapie.
Les rayonnements utilisés (généralement des rayons X ou gamma) provoquent des dommages à l’ADN des cellules. Les cellules cancéreuses, moins capables de réparer ces lésions que les cellules saines, finissent par mourir. Le traitement est ciblé de manière à épargner au maximum les tissus voisins.

Les différentes formes de radiothérapie

• La radiothérapie externe : un appareil, appelé accélérateur linéaire, dirige les rayons vers la tumeur depuis l’extérieur du corps.
• La curiethérapie : la source radioactive est placée directement dans ou près de la tumeur, souvent utilisée pour les cancers gynécologiques ou de la prostate.
• La radiothérapie métabolique : que l’on appelle plus communément médecine nucléaire, fera l’objet d’un chapitre entier, tellement elle a bouleversé la prise en charge médicale.

Un rôle essentiel dans le traitement du cancer

La radiothérapie intervient à plusieurs étapes :

La radiothérapie curative : pour éliminer complètement la tumeur et guérir le patient. La radiothérapie adjuvante, après la chirurgie, pour détruire les cellules résiduelles. Lorsque le traitement par rayons X intervient avant la chirurgie, on parle de radiothérapie néoadjuvante. La radiothérapie palliative : pour réduire la taille des tumeurs et soulager les symptômes, notamment la douleur.

On estime qu’environ un patient atteint de cancer sur deux bénéficie de radiothérapie au cours de sa prise en charge. Les avancées technologiques ont profondément transformé la radiothérapie.

La radiothérapie conformationnelle à intensité modulée : façonnage précis du faisceau autour de la tumeur pour délivrer la dose maximale sur la tumeur et épargner autant que possible les tissus voisins.

La radiothérapie guidée par l’image (IGRT) : elle contrôle au quotidien la position de la tumeur avant chaque séance.

La stéréotaxie : permet la délivrance de doses très élevées avec une précision millimétrique, souvent en une à cinq séances.

Ces évolutions permettent d’augmenter l’efficacité tout en réduisant les effets secondaires.
La radiothérapie reste aujourd’hui un instrument incontournable dans la lutte contre le cancer. Alliant science, technologie et précision, elle sauve chaque année des millions de vies. L’avenir s’oriente vers une radiothérapie encore plus personnalisée, intégrant l’intelligence artificielle et la biologie moléculaire pour adapter le traitement à chaque patient.

La médecine nucléaire à visée diagnostique

La médecine nucléaire est une spécialité médicale qui utilise de petites quantités de substances radioactives, appelées radiopharmaceutiques, pour explorer le fonctionnement des organes, des tissus ou des systèmes biologiques.
Contrairement aux techniques d’imagerie morphologique classiques (comme la radiographie ou le scanner), qui montrent principalement l’anatomie, la médecine nucléaire met en évidence des informations fonctionnelles et métaboliques. Dit autrement, elle ne montre pas forcément la forme des organes, mais leur mode de fonctionnement. Par exemple, une tumeur cancéreuse, avec des divisions cellulaires nombreuses, fera preuve d’un métabolisme important qui sera détecté par la médecine nucléaire.

Un radiopharmaceutique est injecté, inhalé ou ingéré par le patient. Ce composé comprend :

• Un vecteur : molécule ou particule qui cible un organe ou un processus biologique précis.
• Un radionucléide : isotope radioactif émetteur de rayonnements (souvent gamma) détecté par des caméras spécialisées, par exemple l’iode radioactif ou le technétium radioactif.

Après administration, le radiopharmaceutique se fixe préférentiellement sur la zone à étudier. La distribution et l’intensité du rayonnement sont enregistrées par des dispositifs comme la gamma-caméra ou la tomographie par émission de positons (TEP/PET). Les images obtenues reflètent l’activité physiologique plutôt que la simple structure.

En diagnostic, la médecine nucléaire est utilisée en cardiologie, pour évaluer la perfusion myocardique et la viabilité cardiaque, en oncologie, pour détecter des tumeurs, rechercher des métastases, évaluer la réponse au traitement, en neurologie, pour analyser le métabolisme cérébral, diagnostiquer certaines formes de démence ou localiser un foyer épileptique, en médecine interne, pour explorer la fonction rénale, pulmonaire, thyroïdienne, osseuse.

Ces examens permettent un diagnostic précoce, avant l’apparition de signes morphologiques. Ils offrent des informations quantitatives sur l’activité biologique. La procédure est peu invasive et bien tolérée.

Cette technique d’imagerie complètement innovante présente pourtant certaines limites :

Une résolution spatiale parfois inférieure à celle des techniques d’imagerie classiques, une disponibilité dépendante de l’accès aux radiopharmaceutiques et au matériel spécialisé.

Les autres avantages sont une exposition à de faibles doses de rayonnements ionisants.
La médecine nucléaire diagnostique est un outil puissant et complémentaire aux autres modalités d’imagerie. En révélant les mécanismes physiopathologiques en action, elle aide à orienter le diagnostic, à guider le choix thérapeutique et à suivre l’évolution des maladies, contribuant ainsi à une prise en charge plus personnalisée et précise.

La médecine nucléaire à visée thérapeutique

Les traitements par des isotopes sont connus de longue date, mais l’utilisation de vecteurs très spéciaux les rend aujourd’hui très spécifiques, donc très précis, ne détruisant que la tumeur. La précision est alors, en théorie, de l’ordre du centième de millimètre, contre plusieurs millimètres, voire le centimètre, pour la chirurgie ou la radiothérapie externe.

Le patient reçoit un radiopharmaceutique (par injection, ingestion, inhalation ou administration locale). Ce composé est constitué d’un vecteur et d’un radionucléide (isotope radioactif).

• Le vecteur (disons le transporteur) est une molécule ou un anticorps qui se fixe spécifiquement sur le tissu malade.
• Le radionucléide thérapeutique est un isotope émettant surtout des particules bêta (β⁻) ou alpha (α), capables de détruire les cellules ciblées. Les rayonnements agissent à très courte distance, ce qui limite les dommages aux tissus sains. Cette énergie est fournie par des atomes radioactifs qui ont trop de neutrons dans leur noyau et qui cherchent à s’en débarrasser. Certains d’entre eux ont des noms bien connus du grand public comme l’iode ou le carbone, d’autres ont des noms beaucoup moins connus. Certains diront des noms à coucher dehors. Parmi eux le lutécium, le samarium, le strontium… Il est toutefois difficile de les appeler autrement !

Pour les pathologies thyroïdiennes, on utilise l’iode-131 : traitement de l’hyperthyroïdie (maladie de Basedow, nodules toxiques) et du cancer différencié de la thyroïde.
Cette technique très ancienne est basée sur le fait que la thyroïde soit le seul organe intéressé par la présence d’iode. Elle a en revanche une très grande affinité pour l’iode, qu’elle capte avec beaucoup d’appétence. Dans ce cas, il n’y a pas besoin de vecteur, puisque l’iode se dirige tout naturellement vers la thyroïde, et exclusivement vers elle.

Les cancers neuroendocriniens peuvent bénéficier d’un traitement par le lutécium-177. Mais ces tumeurs n’ont aucune envie de consommer du lutécium pour leur petit-déjeuner. Il faut donc leur associer une molécule particulière qu’il efforcera absorber cette substance dont ils n’ont pas envie. Un peu à l’image d’une maman qui donne la becquée à son enfant pour l’aider à finir son assiette. En médecine cette maman bien attentionnée s’appelle un vecteur. Ce vecteur est un anticorps (le PRRT, Peptide Receptor Radionucléide Therapy). Ce vecteur a une très grande affinité pour les récepteurs de la somatostatine.

Les cancers de la prostate métastatiques peuvent faire l’objet d’un traitement par le lutécium-177. L’atome radioactif elle-même mais le vecteur est différent. Cette fois ce vecteur et l’anticorps PSMA qui cible l’antigène membranaire spécifique de la prostate. C’est anticorps est un proche cousin du fameux anticorps PSA à qui est dosé pour détecter des cancers de la prostate chez les hommes.

Les métastases osseuses douloureuses peuvent bénéficier d’un traitement par le samarium-153 ou le strontium-89, pour le soulagement des douleurs en cas de métastases ostéophiles.

La radioimmunothérapie utilise des anticorps monoclonaux marqués à l’yttrium-90 ou à l’iode-131 pour certains lymphomes (les lymphomes sont des tumeurs malignes du système immunitaire. Ce ne sont pas des cancers mêmes si elles ont de nombreux ponts commun avec les maladies cancéreuses. Elles ne sont d’ailleurs pas prises en charge par les mêmes spécialistes, oncologue pour les cancers hématologue pour les maladies de la famille des lymphomes.). Ceci permet un ciblage précis et épargne les tissus sains. Il y a donc moins d’effets secondaires systémiques qu’avec une chimiothérapie classique.
Cela offre également la possibilité d’une imagerie préalable avec un isotope diagnostique du même vecteur, pour vérifier que le traitement est bien administré aux tissus malades.