Chaque année, plus de 30 millions de personnes dans le monde sont diagnostiquées ou soignées grâce à la médecine nucléaire et celle-ci est présente dans plus de 100 000 hôpitaux à travers le monde.

Les isotopes radioactifs jouent un rôle clef

Les radio-isotopes à usage médical sont utilisés couramment en médecine nucléaire depuis plus de 50 ans. Associés à la molécule pharmaceutique adéquate, ils constituent un médicament radio pharmaceutique (MRP). Leur utilisation peut se répartir en deux grandes catégories : les applications diagnostiques et les applications thérapeutiques.

Pour le diagnostic, grâce à l’injection du traceur radioactif in vivo, le médecin nucléaire peut accéder à une imagerie fonctionnelle et métabolique (scintigraphie gamma) permettant la détection de lésions profondes, la surveillance de leur évolution ainsi que le guidage précis du geste chirurgical si nécessaire. Cette technique complète efficacement les radiographies, les échographies ou les IRM et permet de diagnostiquer de nombreuses maladies (ex : cancers, Alzheimer, etc.).

Du côté de la thérapie, il est possible de traiter certains cancers grâce à l’injection ciblée de radionucléides. Depuis une dizaine d’années, ces techniques thérapeutiques ciblées sont en plein développement. Pour satisfaire cette demande, des cyclotrons sont utilisés, mais aussi une poignée de réacteurs. Des industriels du nucléaire se dédient à la médecine comme Orano Med qui produit le plomb-212, un radioélément très prometteur pour le traitement de certaines tumeurs par alphathérapie. Lorsque cet émetteur alpha est associé à un vecteur biologique (peptide, anticorps, etc.), servant à cibler et reconnaître la cellule tumorale, il peut détruire très efficacement celle-ci en limitant l’impact sur les cellules saines.

La médecine nucléaire en France

En France, environ 60 % des personnes atteintes de cancer sont traitées par radiothérapie (i.e. plus de 214 000 patients traités chaque année). Les techniques évoluent constamment en optimisant la dose reçue sur tout le volume tumoral et en protégeant au maximum les tissus sains.

Comment le nucléaire peut-il diagnostiquer des maladies ?

Après la découverte de la radioactivité, le diagnostic médical a été l’une de ses premières applications. Marie Curie elle-même en fut précurseur en développant massivement la radiologie en 1914-1918. Depuis, les techniques se sont considérablement perfectionnées, recourant à des isotopes radioactifs et permettant d’entrer au plus près du corps humain.

Pour comprendre l’origine de la maladie et établir le bon diagnostic, les médecins s’appuient sur deux grands types d’examens développés en médecine nucléaire : la scintigraphie ou tomographie par émission monophotonique (TEMP), et la tomographie par émission de positons (TEP). La première permet d’obtenir une image en analysant les rayonnements gamma d’un médicament radiopharmaceutique (MRP) administré. La seconde en analysant les émissions des positons d’un MRP administré.

Grâce aux médicaments radiopharmaceutiques, il est désormais possible de voir comment évolue une maladie et caractériser son évolution, permettant ainsi de mieux prédire les chances de survie et de guérison d’un patient. Le développement d’imagerie multimodale (couplage de la caméra TEP avec un scanner à rayons X ou bientôt avec l’IRM) et l’émergence de nouveaux traceurs donnent aux diagnostics de nouvelles perspectives.

Une fois injectée dans le corps du patient, la radioactivité est facilement détectable. La molécule étant pondéralement insignifiante, elle permet de suivre des processus biologiques et dynamiques à l’intérieur de l’organisme sans le perturber. Les médicaments radio pharmaceutiques ne sont pas toxiques et n’ont donc aucune conséquence sur l’organisme. Ainsi, des poisons extrêmement violents comme le thallium-201 peuvent être utilisés dans des quantités infinitésimales sans que cela nuise au patient.

Comment sont produits les isotopes radioactifs ?

L’essentiel des isotopes radioactifs utilisés en médecine nucléaire est produit de manière artificielle.

Par exemple, on irradie des cibles composées d’uranium desquelles on extrait ensuite le molybdène-99 (Mo-99), lequel est à l’origine du technétium-99m. Le technétium-99m permet d’obtenir des images d’organes chez l’être vivant, car il est de période courte (donc éliminé assez rapidement) et peut être combiné à de nombreuses substances issues du métabolisme humain. Il est utilisé dans la plupart des scintigraphies de médecine nucléaire (cancérologie, maladies infectieuses, cardiologie, pathologie osseuse, etc.). C’est le radio-isotope le plus utilisé dans les procédures médicales nucléaires. Avec l’iode radioactif (Iode-131), ces deux isotopes sont indispensables pour diagnostiquer et traiter certaines maladies.

D’autres isotopes à usage médicaux existent, c’est le cas par exemple du cobalt-60, utilisé en médecine pour la stérilisation des appareils médicaux (gants, seringues, implants, etc.). Il est généralement produit grâce à l’irradiation gamma du cobalt-59 dans les réacteurs de type Candu (réacteur à eau lourde) principalement au Canada, mais aussi en Argentine, en Chine, ou encore en Corée du Sud. En 2025, EDF et Framatome ont annoncé le lancement d’une étude de faisabilité pour une production de cobalt-60 dans un des réacteurs nucléaires en exploitation du parc français.

Le plomb-212, utilisé pour les traitements des cancers, est de plus en plus prometteur pour le traitement de certain cancer. Il est généré à partir de la décroissance radioactive du thorium-232.

Les réacteurs de recherche pour le médical

« Sur les quarante pays qui disposent de réacteurs de recherche capables de produire des radio-isotopes, environ 25 en produisent activement pour des applications médicales. » (AIEA, 2023) Pour satisfaire la demande en molybdène-99, seulement six grands réacteurs de recherche sont opérationnels. Parmi ces réacteurs, quatre sont exploités depuis plus de 40 ans, accentuant le risque d’indisponibilité avec des réparations et/ou d’arrêts. À court terme, certains d’entre eux seront même arrêtés entrainant une pénurie d’isotopes radioactifs. Cette situation est déjà arrivée par le passé. Si la production de ces isotopes n’est pas compensée, les répercussions sanitaires peuvent être importantes.

Par ailleurs, ces isotopes radioactifs ayant une durée de vie courte, leur production se fait à flux tendu. Toute perturbation dans la chaîne de production peut entraîner des annulations ou des retards importants dans les diagnostics ou les soins.

Après sa mise en route, le réacteur Jules Horowitz (RJH) du CEA actuellement en construction, produira 25 à 50 % des besoins européens en isotopes médicaux, notamment en Mo-99. Avec le Heinz Maier-Leibnitz Research Neutron Source (FRM II) de la Technical University de Munich (TUM), l’ensemble des besoins européens devraient être couverts. ■