Définition de la TEP

tomographie par émission de positrons ou analyse des animaux de compagnie, pour son sigle en anglais, est une technique de diagnostic non invasive appartenant à la médecine nucléaire. Les images obtenues dans le PET Scan fournissent des informations sur l'activité et le métabolisme de certains tissus du corps humain.

L'antimatière a de nombreuses applications possibles en raison de la grande quantité d'énergie qu'elle libère lors de sa réaction avec la matière ordinaire. L'une des applications actuelles de l'antimatière est l'obtention d'images diagnostiques du corps humain. Le PET Scan utilise des positrons, qui sont les antiparticules des électrons, pour atteindre cet objectif.

Réaction matière et antimatière

Une façon simple de comprendre la différence entre la matière et l'antimatière est la suivante: la première est constituée de particules et la seconde est constituée d'antiparticules. Mais qu'est-ce qu'une antiparticule? C'est un type de particule qui a la même masse que son analogue, mais certaines de ses propriétés, comme sa charge électrique, sont inversées.

Pensons, par exemple, au positron, qui est l'antiparticule de l'électron. Un positron a la même masse qu'un électron, mais sa charge électrique est positive, même si sa magnitude est égale à celle de l'électron. La charge électrique de l'électron est -e≈-1.6×10^-19 C et la charge électrique du positon est +e=+1.6×10^-19.

Lorsqu'une particule et une antiparticule se rencontrent, elles s'annihilent. Dans ce processus, de l'énergie et une paire de photons sont générés qui, lorsqu'ils sont générés, se déplacent dans des directions opposées.

et^–+e⁺→γ+γ (511 keV)

L'énergie libérée lors de ces annihilations est immense, ce qui a fait de l'antimatière un candidat idéal pour être utilisé comme source d'énergie dans le futur. Cependant, produire de l'antimatière est très difficile et très coûteux, nous sommes donc loin de pouvoir l'utiliser comme source d'énergie. Ce que nous pouvons faire actuellement, c'est utiliser des annihilations particule-antiparticule pour obtenir des images du corps humain.

Comment fonctionne le PET Scan ?

Le PET Scan tire essentiellement parti des photons libérés lors des annihilations d'électrons et de positrons pour générer des images de certains tissus. Le fluor-18 est un radio-isotope qui se désintègre radioactivement via la désintégration β⁺ pour donner naissance à un isotope stable de l'oxygène-18. Dans ce type de désintégration, un proton se désintègre radioactivement pour produire un neutron, un positron et un neutrino électronique.

p⁺→n+e⁺+ν_et

Dans le cas du Fluor-18, la désintégration radioactive ressemble à :

¹⁸F→¹⁸o+e⁺+ν_et

Le fluor-18 est capable de se lier à une molécule de glucose en lui substituant un groupe hydroxyle. Cette incorporation de Fluor-18 dans le glucose donne un composé appelé Fluorodésoxyglucose (FDG).

Une étude PET Scan commence par l'introduction d'un échantillon de FDG dans le patient par voie intraveineuse. Le FDG est distribué dans tout le corps par la circulation sanguine. Le glucose est la principale source d'énergie de nos cellules, elles commencent donc à métaboliser le FDG comme s'il s'agissait de glucose normal.

Une fois à l'intérieur des cellules, les radio-isotopes Fluor-18 incorporés dans les molécules de FDG se désintègrent de manière radioactive et émettent des positrons. Les positons s'annihilent rapidement avec les électrons qui les entourent, générant des paires de photons qui voyagent dans des directions opposées. A l'aide de quelques détecteurs placés autour du patient, toutes les paires de photons résultant desdites annihilations sont collectées et les lieux où elles se sont produites sont cartographiés.

Quelles informations les images par PET Scan nous fournissent-elles ?

Les images obtenues dans le PET Scan montrent les sites où il y avait une plus grande dégradation du FDG, c'est-à-dire où il y avait une plus grande consommation d'énergie par les cellules. Ces images a priori permettent de faire des évaluations métaboliques de certains tissus et de pouvoir déterminer leur fonctionnement. Par exemple, si certains tissus dont nous savons qu'ils consomment beaucoup d'énergie apparaissent faiblement brillants sur une image PET Scan, cela pourrait indiquer un défaut dans ce tissu.

Les tumeurs cancéreuses sont l'une des choses qui consomment le plus d'énergie lorsqu'elles sont dans le corps. Les cellules cancéreuses sont des cellules qui se divisent de manière incontrôlable à un rythme élevé. Le processus de division cellulaire nécessite une consommation d'énergie plus élevée, il faut donc s'attendre à ce que les tumeurs cancéreuses consomment beaucoup d'énergie.

Les images par PET Scan peuvent donner des indications sur les endroits où une tumeur pourrait exister malins car ils apparaissent plus brillants indiquant qu'il y avait une plus grande consommation d'énergie dans ledit zones.

Bien que des radio-isotopes et de l'antimatière soient utilisés dans l'étude PET Scan, la dose de le rayonnement reçu par le patient est très faible et le traceur radioactif est finalement retiré de la corps.