Définition des traceurs médicaux
Un traceur médical est un composé chimique contenant un isotope radioactif qui est utilisé par les médecins pour voir à l'intérieur des corps en détectant les radiations qu'il émet.
Alors, comment les médecins utilisent-ils exactement les traceurs médicaux pour nous diagnostiquer ?
Diagnostic à l'aide de traceurs médicaux
Les traceurs radioactifs sont utilisés pour produire des images de zones du corps pendant les tests. Les différentes parties de notre corps absorbent des substances biochimiques différentes. En "attachant" un isotope radioactif à une telle substance, nous créons un traceur médical, et nous pouvons observer comment notre corps traite le traceur médical en regardant le rayonnement qui en émane.
C'est pourquoi la substance radioactive est appelée traceur (médical) : elle retrace le chemin que la version non radioactive de la substance emprunte à l'intérieur d'un corps.
Si ce rayonnement est un rayonnement bêta (β) ou gamma (γ), alors il peut traverser une épaisseur décente de tissu (contrairement au rayonnement alpha (α), dont les particules sont trop grosses pour pouvoir se déplacer beaucoup plus que.à travers les tissus). Ainsi, si le traceur médical contient des isotopes radioactifs qui émettent des rayonnements bêta ou gamma, et qu'il est absorbé par un organe, on peut voir cet organe en observant les rayonnements qui en proviennent.
L'équipement utilisé pour détecter les rayonnements gamma est une caméra spécialisée qui est faite pour capter le spectre gamma au lieu du spectre visible de la lumière. Pour détecter d'autres types de rayonnements, on utilise ce qu'on appelle des compteurs à scintillation : ces machines capturent les particules de rayonnement à l'intérieur d'une chambre qui leur fait émettre de la lumière. Ce processus est appelé scintillation et nous pouvons utiliser des caméras ordinaires (mais sensibles) pour détecter cette lumière.
Si l'on soupçonne quelqu'un d'avoir un rein dangereusement gonflé, on peut alors trouver l'agent biochimique qui est absorbé par les reins, et y attacher un isotope radioactif de telle sorte que la substance émette un rayonnement bêta ou gamma : c'est désormais un traceur médical. En pratique, l'isotope technétium-99m est souvent utilisé dans les traceurs médicaux pour les scintigraphies rénales. Nous injectons alors le traceur médical dans le corps de la personne et attendons un peu que les reins en aient absorbé la plus grande partie. Nous pouvons alors pointer des appareils de détection des rayonnements bêta ou gamma vers notre patient, voir efficacement ses reins et diagnostiquer ou non un gonflement des reins.
Les isotopes dans les traceurs médicaux
Voyons ce que l'on exige d'un isotope radioactif utilisé dans un traceur médical.
- Le rayonnement émis doit pouvoir se déplacer de l'intérieur du corps d'un patient jusqu'à un détecteur de rayonnement situé à l'extérieur du corps.
- Le rayonnement doit pouvoir être détecté par le détecteur.
- Le rayonnement émis ne doit pas être d'une énergie si élevée qu'il endommage le corps du patient.
- Le rayonnement doit être présent suffisamment longtemps pour pouvoir être utilisé pour un diagnostic, mais suffisamment court pour que le patient ne soit pas exposé au rayonnement plus longtemps que nécessaire.
- L'isotope lui-même ne doit pas endommager le corps du patient autrement que par sa radioactivité.
Cela signifie que l'isotope radioactif à l'intérieur du traceur médical doit présenter les caractéristiques suivantes.
- L'isotope émet un rayonnement bêta ou gamma.
- L'énergie par particule de rayonnement ne doit pas être trop faible.
- Si l'isotope émet des rayons gamma, leur fréquence doit être suffisamment basse pour ne pas endommager le corps du patient.
- La demi-vie de l'isotope doit être de l'ordre de quelques minutes à quelques jours, et de préférence de quelques heures.
- L'isotope ne doit pas être toxique.
Exemples de traceurs médicaux
Un PET scan montrant la radioactivité dans le cerveau.
L'image ci-dessus montre les niveaux de radiation à l'intérieur de la tête d'une personne après qu'on lui a injecté un traceur médical. Plus la couleur de l'image est vive, plus le niveau de radiation est élevé à cet endroit, et donc plus la concentration du traceur médical est élevée. Cela donne aux médecins des informations sur la santé de la tête du patient.
Exemples d'isotopes utilisés dans les traceurs médicaux
Différents radioisotopes peuvent être utilisés dans les traceurs médicaux. Pour le lecteur intéressé, nous avons rassemblé quelques exemples d'isotopes radioactifs qui peuvent être utilisés dans les traceurs médicaux.
Technétium-99
Une variante du technétium-99 qui se trouve dans un état excité (technétium-99m) est l'isotope radioactif médical le plus utilisé parce qu'il a beaucoup de bonnes propriétés. Il émet un rayonnement gamma à basse fréquence lorsqu'il passe à son niveau d'énergie inférieur, a une demi-vie de 6 heures et n'est pas toxique ; il remplit donc toutes les conditions pour être utilisé dans un bon traceur médical.
Gallium-68
Le gallium-68 émet un rayonnement bêta, a une demi-vie de 68 minutes et n'est pas toxique, c'est donc aussi un bon traceur médical. Cet isotope est surtout utilisé pour détecter certaines variantes du cancer.
Fluor 18
Le fluor 18 émet un rayonnement bêta, a une demi-vie de 110 minutes et n'est pas toxique. Il est largement utilisé dans les scanners TEP pour nous permettre d'observer les cerveaux, les cœurs, les glandes thyroïdes et les os, entre autres.
Rubidium-82
Le rubidium est un métal alcalin dont les caractéristiques sont très proches de celles du potassium. Par conséquent, la désintégration bêta du rubidium-82 peut être utilisée pour retracer le mouvement du potassium : il peut prendre la place du potassium dans de nombreux processus biologiques. Sa demi-vie n'est que d'un peu plus d'une minute, le diagnostic doit donc être fait rapidement, mais le patient ne subira de graves radiations que pendant quelques minutes.
Exemple d'utilisation d'un traceur médical
Voyons un exemple du processus d'utilisation d'un traceur médical.
On sait qu'une cellule de muscle cardiaque morte ou endommagée ne retient pas très bien le potassium, alors que les cellules de muscle cardiaque saines le retiennent. Pour savoir si le cœur d'une personne est (partiellement) endommagé, nous pouvons utiliser un traceur médical comme dans la procédure suivante, étape par étape.
- Nous combinons des isotopes de rubidium-82 avec une substance biologique appropriée pour créer un traceur médical.
- Nous injectons cette substance contaminée au patient.
- Nous attendons quelques minutes. En général, le temps d'attente dépend de la facilité avec laquelle la substance est absorbée et de la demi-vie du traceur médical.
- À ce stade, le rubidium-82 radioactif devrait avoir pris la place de certains atomes de potassium dans les cellules du muscle cardiaque.
Si nous voyons des radiations provenant du tissu cardiaque, nous savons que ce tissu contient du rubidium-82, donc qu'il contient du potassium, ce qui signifie qu'il s'agit d'un peu de tissu cardiaque sain. Si nous ne voyons pas de rayonnement provenant d'une partie du tissu musculaire cardiaque, nous savons que cette partie doit être endommagée ou morte. Ainsi, nous pouvons diagnostiquer notre patient sur la base de nos observations de rayonnement rendues possibles par le traceur médical.
Utilisations des traceurs radioactifs
Les isotopes radioactifs peuvent être utilisés comme traceurs dans d'autres contextes également, auquel cas ils sont appelés traceurs radioactifs. Tu trouveras ci-dessous une liste des utilisations des traceurs radioactifs autres que la médecine.
Utilisations des traceurs radioactifs : Fracking
Le fracking est un procédé qui consiste à créer des fractures dans les formations rocheuses. Tu peux injecter dans ces fissures un traceur radioactif de façon à pouvoir observer le profil des fractures que tu as créées.
Utilisations des traceurs radioactifs : Datation au radiocarbone
La datation au radiocarbone permet de déterminer à quand remonte la mort de ce dinosaure.
Le carbone de chaque organisme vivant est composé du même pourcentage d'isotopes de carbone 14, mais lorsqu'un organisme meurt, l'échange d'atomes de carbone avec son environnement s'arrête. Cela signifie que le pourcentage d'isotopes de carbone 14 diminue lentement mais régulièrement, car le carbone 14 est radioactif, avec une demi-vie de près de 6 000 ans. Ainsi, en mesurant le pourcentage d'isotopes de carbone 14 dans un organisme, nous pouvons déterminer depuis combien de temps il est mort. Dans ce processus, tu pourrais considérer le carbone 14 comme un traceur naturellement présent dans chaque organisme, et ce n'est pas l'emplacement précis des isotopes radioactifs qui importe, mais la quantité du rayonnement total qui permet de "diagnostiquer" depuis combien de temps un organisme est mort.
Traceurs médicaux - Points clés
- Un traceur médical est une substance contenant un isotope radioactif qui est utilisé par les médecins pour voir à l'intérieur des corps.
- En "attachant" un isotope radioactif à une substance biochimique, nous pouvons observer cette substance en regardant le rayonnement qui en émane. Si cette substance est absorbée par un organe, nous pouvons voir cet organe en observant le rayonnement qui en provient.
- Les traceurs médicaux doivent présenter les caractéristiques suivantes.
- L'isotope émet un rayonnement bêta ou gamma.
- L'énergie par particule de rayonnement ne doit pas être trop faible.
- Si l'isotope émet un rayonnement gamma, celui-ci doit être d'une fréquence suffisamment basse pour ne pas endommager le corps du patient.
- La demi-vie de l'isotope doit être de l'ordre de quelques minutes à quelques jours, et de préférence de quelques heures.
- L'isotope ne doit pas être toxique.
- Le principe de voir les choses à l'aide de traceurs radioactifs ne se limite pas aux seules applications médicales.
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