Rencontre avec ISOLDE: aider la recherche sur le cancer

ISOLDE a maintenant une nouvelle installation, CERN-MEDICIS (Medical Isotopes Collected from ISOLDE), qui va produire des isotopes radioactifs pour la recherche médicale. (Image:Maximilien Brice/CERN)

Le CERN est davantage connu pour être le berceau du World Wide Web que pour son rôle dans la recherche de nouveaux traitements pour le cancer. Pourtant, c'est précisément à cette tâche que se consacrera une nouvelle installation auprès d'ISOLDE.

Le cinquième documentaire réalisé pour les 50 ans d'ISOLDE s'intéresse aux applications médicales des isotopes radioactifs et à MEDICIS, qui permettra d'améliorer la collaboration entre ISOLDE et la communauté médicale . (Video: Christoph Madsen/CERN)

La nouvelle installation en construction, CERN-MEDICIS (Medical Isotopes Collected from ISOLDE), utilisera des isotopes radioactifs produits à ISOLDE, l'installation de physique nucléaire du CERN, exclusivement pour la recherche de radioisotopes non conventionnels destinés à la recherche médicale.

Les isotopes radioactifs sont déjà largement utilisés par la communauté médicale, pour l'imagerie, le diagnostic et la radiothérapie. Mais nombre d'entre eux ne sont pas parfaits. Parfois, ils ne ciblent pas les tumeurs de manière suffisamment précise ; dans d'autres cas, un type de rayons différent serait plus adapté au processus d'imagerie. MEDICIS espère pouvoir produire des isotopes qui répondent mieux aux besoins de la médecine.

L'installation CERN-MEDICIS est construite juste à côté d'ISOLDE. (Image : CERN)

« La physique nucléaire pure et dure, cela peut rapidement devenir ennuyeux, plaisante Karl Johnston, coordinateur pour la physique à ISOLDE, l'installation de physique nucléaire du CERN. Mais avec MEDICIS, le sujet devient passionnant.»

« L'avantage, avec MEDICIS, c'est que vous pouvez parler avec un médecin et lui demander ce qu'il attend d'un isotope ; une demi-vie plus courte par exemple, pour qu'il reste dans l'organisme moins longtemps. On peut alors produire tous les isotopes souhaités : des isotopes qui émettent des positons et des rayons gamma pour l'imagerie, ou encore des isotopes qui émettent des rayonnements bêta (électrons) ou alpha qui peuvent être utilisés pour attaquer le cancer. Absolument tout », ajoute-t-il.

Actuellement, ISOLDE produit déjà deux types d'isotope à usage médical qui ne peuvent être produits nulle part ailleurs. Le terbium-152 est utilisé pour l'imagerie et le terbium-149 produit des rayonnements alpha utilisés en radiothérapie pour tuer les cellules cancéreuses résistantes.

« Lorsqu'on utilise des isotopes émettant un rayonnement alpha, on a une forme de rayonnement beaucoup plus concentrée qui tue les cellules uniquement dans leur environnement immédiat. Les médecins peuvent donc viser un endroit très précis. L'ADN ne peut pas survivre. Qui dit localisation précise, dit aussi moins d'effets secondaires liés aux rayonnements », souligne Thierry Stora, l'ingénieur du CERN à la tête du projet CERN MEDICIS.

L’art d’utiliser les restes

MEDICIS utilise une deuxième cible, placée derrière celle d'ISOLDE. Un faisceau de protons provenant du Booster du Synchrotron à protons du CERN est envoyé sur la cible d'ISOLDE, où il ne perd que 10 % environ de son intensité ; les particules qui ne sont pas arrêtées peuvent ainsi être encore utilisées.

La cible est amenée ici par la bande transporteuse mécanique. (Image : Harriet Jarlett/CERN)

MEDICIS profite des « restes » du faisceau. Une fois les isotopes créés dans la cible de MEDICIS par l’irradiation provoquée par le faisceau résiduel, un système de transport automatisé les amène jusqu’à l'installation MEDICIS, où les radioisotopes intéressants seront extraits par séparation des masses et implantés dans une feuille métallique. On utilise des feuilles d'or car ce métal ne réagit pas ; le revêtement peut être dissous facilement lorsque l'isotope atteint sa destination. L’isotope est alors acheminé chaque semaine par lots, jusqu’à des installations de recherche médicale comme l'Institut Paul Scherrer (PSI), le Centre hospitalier universitaire Vaudois (CHUV) ou les Hôpitaux Universitaires de Genève (HUG), pour des études et des tests.

Une fois arrivé dans un hôpital ou un centre de recherche, l’isotope est dissous et accroché à un sucre ou à une autre molécule. Il devient ainsi injectable ; grâce au sucre, il peut adhérer à la tumeur ou à l'organe qui doit être visualisé par imagerie ou soigné.

ISOLDE produit déjà des isotopes pour la recherche médicale ; toutefois, comme de nombreuses expériences sont en concurrence pour le temps de faisceau, il est difficile d’accorder à cette production les ressources en faisceau suffisantes. La production n’a donc lieu que quelques jours par an.

« Ce qu'il y a de bien avec MEDICIS, c'est qu’elle vient se greffer sur une autre expérience ; une sorte de “pique-assiette” en somme. Elle utilise le même faisceau de protons que celui qui bombarde la cible d'ISOLDE : la cible de MEDICIS est irradiée, derrière celle d'ISOLDE. Dès qu'ISOLDE fonctionne, vous pouvez obtenir des radioisotopes. Pas besoin de temps de faisceau supplémentaire », explique Yisel Martinez, l'une des premières doctorantes à travailler auprès de MEDICIS.

Nouvelle installation, nouveau défi

Si les avantages liés à l'utilisation d'une installation spéciale pour la production de ces isotopes médicaux sont évidents, les chercheurs qui travaillent à ISOLDE ont parfois du mal à expliquer pourquoi c'est aussi important.

« Nous devons prêcher la bonne parole. Lorsque les médecins prennent connaissance de la procédure à suivre (une courte proposition à envoyer au CERN, des formalités administratives, le temps d'attente avant de pouvoir utiliser l'isotope pour leurs travaux), souvent, ils ne sont pas intéressés, regrette Karl. Malgré tout, nous avons un grand nombre de personnes inscrites, conscientes des avantages, et bon nombre de médecins sont convaincus. Mais parfois, l'isotope n'arrive pas jusqu'à l'installation de recherche ; il se désintègre avant. C'est un crève-cœur. »

MEDICIS,Accelerators
Comme à ISOLDE, les cibles de MEDICIS doivent être manipulées par des robots du fait de leur radioactivité. Un jour, le robot de MEDICIS a été « kidnappé » par les équipes d’ISOLDE pour sauver leur programme de physique car leur propre robot était en panne. (Image : Maximilien Brice/CERN)

L'infrastructure connaît elle aussi son lot de difficultés. Après six semaines de formalités administratives et de nombreux jours de transport, l’aimant séparateur de masses envoyé par l'Université catholique de Louvain, en Belgique, a été refoulé à la frontière suisse, à 50 mètres du bâtiment qui abrite MEDICIS, et renvoyé en Belgique.

Mais aujourd'hui, l'installation s’apprête à entrer en service. Dès l'an prochain, une large gamme d'isotopes innovants, à même de changer la médecine, seront produits toutes les semaines.

« Voilà pourquoi ISOLDE est fantastique : nous repoussons les frontières de la recherche pure en physique et cela a un effet tangible sur la société », conclut Karl.

Cette semaine, ISOLDE, l'installation de physique nucléaire du CERN, fête ses 50 ans. Pour l'occasion, une série d'articles et de courts documentaires vous feront découvrir de plus près l'installation et les personnes qui y travaillent. Vous trouverez les autres articles de la série ici.

Pour en savoir plus sur la manière dont le CERN contribue aux technologies médicales, consultez le site web du groupe Transfert de technologies.