Quarante ans depuis la première image TEP au CERN

Par un bel après-midi au début de l'été 1977, Marilena Bianchi, radiobiologiste au CERN, reçoit la visite d'un physicien, David Townsend, qui a une requête pour le moins inhabituelle. Il lui demande de l'aider à prendre la première image d’une souris avec une caméra de tomographie par émission de positons (TEP).

David Townsend travaillait alors avec Alan Jeavons, également physicien au CERN. Ce dernier avait développé un nouveau détecteur, basé sur une chambre à avalanche haute densité, pour prendre des images TEP. David Townsend avait lui mis au point le logiciel permettant de reconstituer les données provenant du détecteur pour en faire une image.

David Townsend demanda alors à Marilena Bianchi, qui développait des applications médicales pour les technologies du CERN, d'injecter à une souris une petite quantité de radioisotopes à vie brève, qui serait absorbée par le squelette de l'animal. 

PET scan 1977
Première image TEP réalisée au CERN durant l'été 1977, montrant un squelette de souris. Contrairement aux images actuelles, cette image est totalement numérique, car composée de chiffres. Chaque chiffre indique la quantité d'isotope émis en un point donné. (Image : CERN)

L'isotope injecté émettait des positons, antiparticules des électrons. Ces positons entrèrent en collision avec les électrons environnants, ce qui créa une paire de photons, lesquels fusèrent exactement à l’opposé l’un de l’autre. Grâce à deux détecteurs placés autour de la souris, Alan Jeavons et David Townsend parvinrent à repérer ces paires de photons, et ainsi les endroits où les annihilations de positons avaient eu lieu. « Quelques jours plus tard, David Townsend est revenu avec cette magnifique image. La première image tomographique d'une souris prise avec une caméra TEP, se souvient Marilena Streit-Bianchi. Ces résultats furent alors présentés lors d'une conférence, en octobre 1977. »

La tomographie par émission de positons n'a pas été inventée au CERN, mais les travaux menés par Alan Jeavons et David Townsend ont largement contribué à son développement par le détecteur et le programme informatique mis au point pour l'analyse de la prise de photo. Après ce premier succès, Alan Jeavons et David Townsend se consacrèrent à l'amélioration de l'imagerie médicale. Plus tard, David Townsend et ses collaborateurs aux États-Unis eurent l’idée de combiner la tomographie par émission de positons et la tomodensitométrie (TEP-CT) pour obtenir à la fois des informations métaboliques et anatomiques. Ce fut une avancée majeure pour le diagnostic du cancer et le suivi thérapeutique.

« Je suis très fière. L'inventivité de ces deux physiciens et leur désir de mettre au point une caméra TEP spéciale a permis de développer une moyen parfaitement sûr de voir ce qui se passe dans l'organisme » Marilena Streit-Bianchi. 

Quarante ans plus tard, la tomographie par émission de positons est une technique encore plus performante grâce aux travaux menés au CERN et dans d'autres laboratoires de recherche de par le monde. Les technologies et les progrès scientifiques qui vont de pair avec la physique des hautes énergies ont, grâce aux progrès des accélérateurs, des détecteurs et de l'informatique, contribué aux avancées de l'imagerie médicale.

Il y a 20 ans, avec l'aide de Marilena Streit-Bianchi, l'Organisation a mis en place une politique et une structure spécifiques pour le transfert de connaissances et de technologies. Aujourd’hui, le groupe CERN de la collaboration Crystal Clear développe de nouveaux prototypes de détecteurs rapides destinés aussi bien aux expériences en physique des hautes énergies qu’à l’imagerie médicale, en accordant une importance particulière à la tomographie par émission de positons. Pour en savoir plus sur les 41 années de Marilena Bianchi passées au CERN, lisez le numéro de septembre 2014 du CERN Courier.

Pour en savoir plus sur la tomographie par émission de positons au CERN, lisez le numéro de juin 2005 du CERN Courier.