Laboratoire de physique subatomique et des technologies associées

Posté le 22 avril 2020 par Nicolas LOUIS dans Innovations sectorielles
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Des chercheurs développent une nouvelle technique d'imagerie médicale à partir du xénon à l'état liquide. Dans le futur, ce gaz rare pourrait présenter de multiples avantages lors de l'examen des patients.

Un nouveau scanner médical inventé à partir d’un travail de recherche sur la détection de la matière noire, c’est le projet de recherche que mène actuellement Subatech, le laboratoire de physique subatomique et des technologies associées. Ce projet, baptisé Xémis, regroupe l’Institut Mines-Télécom Atlantique, le CNRS et l’université de Nantes. « Au sein d’une équipe internationale, nous travaillons sur la détection de signaux de matière noire à partir du xénon à l’état liquide, explique Dominique Thers, chercheur et responsable d’une équipe de recherche de ce laboratoire à l’IMT Atlantique. Ce gaz rare est présent dans l’air à une densité de 10-7 atomes par molécule d’air. Nous avons eu l’idée de nous en servir pour développer une nouvelle technique d’imagerie médicale. »

Une meilleure qualité d'image
Le scanner se présente sous la forme d’une baignoire cylindrique en forme de tube à l’intérieur duquel le patient peut s’allonger. Les parois, de 12 centimètres d’épaisseur, sont remplies de xénon.
L’appareil s’inspire directement de l’imagerie par tomographie par émission de positons (TEP-Scan), technique qui repose sur l’injection dans le sang d’un traceur faiblement radioactif. Habituellement, le fluor18 est utilisé car il émet, lors de sa désintégration, deux photons gamma diamétralement opposés (180°). Cette propriété permet de tracer une ligne qui passe dans le corps du malade et de localiser la zone d’émission, proche de celle où l’atome s’est fixé. Des algorithmes se chargent ensuite de traiter tous les points afin de reconstruire une image. « Nous employons un autre traceur : le scandium 44, révèle le chercheur. Il a la particularité d’émettre un 3ème photon qui passe par le point d’émission et permet ainsi une triangulation directe de la position et donc une meilleure qualité de l’image ».

Autre différence significative : le xénon liquide fait office de caméra. Nul besoin de faire déplacer un anneau de capteurs le long du corps du patient, comme c’est le cas avec les appareils actuels. Les images ne sont plus retranscrites « en tranches » mais offrent un champ de vision homogène dans toutes les directions. Là encore, avec une meilleure précision.
Pour obtenir une image de qualité égale aux scanners actuels, les chercheurs pensent utiliser 100 fois moins de médicament radioactif. Normalement, quelques mégabecquerels sont injectés par kg de patient. « Ici, quelques kilobecquerels suffiront, analyse Dominique Thers. Les patients seront ainsi beaucoup moins exposés à la radioactivité ». Un bénéfice car le risque individuel d’une telle exposition n’est pas nul et chaque indication d’examen doit être soigneusement pesée suivant le bénéfice attendu. Ce scanner au xénon offrira ainsi la possibilité, pour un même patient, de faire plus d’examens. Une fréquence plus élevée qui permettra une plus grande personnalisation de l’examen avec une meilleure précision du diagnostic et du suivi thérapeutique pratiqué en cancérologie. La durée du scannage devrait aussi être plus courte, permettant ainsi de réaliser plus d’examens quotidiennement pour chaque appareil. Actuellement, un temps d’environ vingt minutes est nécessaire pour chaque patient. Ici, quelques minutes seulement devraient suffire.

 

Des tests sur de petits mammifères
Ce projet de recherche va à présent rentrer dans sa phase d’essai. Un premier prototype va être installé au CHU de Nantes et des tests vont débuter sur des souris et des rats.
La baignoire, d’une longueur de 24 cm, permettra de scanner le corps entier de ces petits mammifères en une seule fois. « Ce nouveau scanner médical vient directement d’un autre domaine, celui de la recherche de matière noire, nous sommes vraiment en rupture avec les autres pistes explorées à l’heure actuelle, confie Dominique Thers. Ces essais auront pour objectif de convaincre les industriels de l’intérêt de cette nouvelle technologie ». Un scanner à l’échelle de l’homme pourrait voir le jour à l’horizon 2025-2026.