​Le 10 décembre 2020, le système iMiGiNE a permis la fabrication entièrement automatisée des deux premières seringues de 18F-fluorure de sodium (18FNa), radiopharmaceutique destiné à la recherche de métastases osseuses au stade initial, ou au cours de la surveillance de récidives osseuses de certains cancers. Depuis, le système est phase de qualification finale.
Avec cette première preuve de concept, les équipes de recherche travaillant à ce projet posent les bases d’une imagerie moléculaire nucléaire du futur, au plus près du besoin du patient.

Lever des verrous technologiques pour une médecine personnalisée

De nombreux défis technologiques se sont posés pour miniaturiser, automatiser et simplifier la chaîne de production des radiopharmaceutiques avant d’aboutir à ce résultat. Actuellement, seule une dizaine de radiopharmaceutiques utilisés en imagerie TEP  a une autorisation de mise sur le marché en France, alors qu’une centaine de molécules qui permettraient un diagnostic de plus grande précision reste inexploitée. La raison ? La lourdeur des infrastructures, la technicité des opérations de fabrication et la demi-vie radioactive très courte des isotopes radioactifs employés (110 min pour le fluor-18 et seulement 20 min pour le carbone-11). Pour ces raisons, les industriels se sont concentrés sur quelques molécules radiomarquées au fluor-18. Le carbone-11, dont la demi demi-vie est encore plus courte, reste le privilège de quelques centres experts.
En développant iMiGiNE, premier système compact et entièrement automatisé regroupant tous les éléments constitutifs de la chaîne de fabrication des radiopharmaceutiques, les équipes du SHFJ du CEA  et de PMB repositionnent la molécule au cœur du dispositif de diagnostic en imagerie nucléaire. La simplicité d’utilisation et la modularité du dispositif lui permettent d’être plus largement déployé qu’une chaîne standard de fabrication, de passer d’une fabrication « en lots » à une fabrication rapide et « à la demande » du radiopharmaceutique le mieux adapté à chaque patient.

iMiGiNE, comment ça marche ?

L'installation et l'assemblage des différents modules d’iMiGiNE ont débuté en 2019 et se sont achevés fin 2020.
Le système regroupe un cyclotron pour produire les radioisotopes, un automate de radiochimie opérant à l’échelle microfluidique pour la fabrication du radiopharmaceutique, une unité de mise en seringue et enfin un système de contrôle qualité, le tout orchestré par un bras robotisé. Compact et automatisé, iMiGiNE facilite et accélère la fabrication des radiopharmaceutiques pour le patient depuis le cyclotron jusqu’à la seringue.

​1. Le cyclotron Le cyclotron d’iMiGiNE est constitué d’un aimant supraconducteur, ce qui lui confère une grande stabilité et un encombrement limité. Il est plus léger et compact qu’un cyclotron « conventionnel ». La casemate, salle construite autour du cyclotron, bénéficie en outre d‘un génie civil allégé.
​ Le cyclotron d’iMiGiNE - © T. Saidi-CEA
​2. Le laboratoire de radiochimie miniature iMiGiNE est équipé d’un automate de radiosynthèse iMiLAB conçu et pensé pour être utilisé tant en R&D que pour la fabrication de radiopharmaceutiques. Son principe de fonctionnement est basé sur des cassettes dédiées embarquant tous les ingrédients nécessaires à la fabrication du radiopharmaceutique choisi. Ces cassettes sont à usage unique pour limiter le risque de contamination croisée d’une fabrication à l’autre, principe fondamental dans la fabrication de médicaments. Opérant à l’échelle microfluidique, cet automate optimise les rendements tout en réduisant le temps de fabrication, paramètre déterminant au regard de la demi-vie des isotopes employés. N’utilisant que des volumes n’excédant pas quelques centaines de microlitres, cet automate est sobre en réactifs et solvants. L’interface de pilotage permet de concevoir des programmes spécifiques pour chaque radiopharmaceutique conduisant ainsi à une démultiplication du nombre et de la variété des fabrications. Ce dispositif de radiosynthèse rapide et versatile intégré à iMiGiNE donne vie au concept innovant de « dose à la demande » qui s’adapte aux besoins de chaque patient.
​ Cassette microfluidique © CEA/PMB
​3. Un bras robotisé pour orchestrer la fabrication Positionner la cassette microfluidique dans l’automate de radiosynthèse, mettre à disposition les seringues dans un guichet dédié, débarrasser les déchets de fabrication, positionner une nouvelle cassette microfluidique… Tout ce cycle de fabrication est orchestré par un bras robotisé qui peut répéter ces opérations plusieurs fois par jour et proposer un nouveau médicament radiopharmaceutique à chaque cycle. Cette série d’opérations ne nécessite pas d’intervention humaine ce qui permet d’enchainer les fabrications tout en respectant les règles de radioprotection des utilisateurs. C’est le déroulement sans fausse note de toutes ces opérations qui a permis de préparer ces deux seringues de 18FNa. Les prochaines étapes consisteront à élargir la gamme de radiopharmaceutiques disponibles radiomarqués au fluor-18 tout comme au carbone-11. Un bras robotisé pour orchestrer la fabrication © T. Saidi-CEA
​4. Mise en seringue automatique Le dispositif iMiGiNE réalise automatiquement la stérilisation de la préparation radiopharmaceutique, qui garantit la qualité microbiologique, puis la préparation de deux seringues, l’une contenant la dose souhaitée pour le patient et la seconde pour les besoins du contrôle qualité.