Un prototype d'une chaine de production de radiopharmaceutique automatisée et miniaturisée est en cours d'installation au
SHFJ. iMiGiNE, c'est son nom, a été développé en vue d'accélérer la recherche dans les domaines de la médecine nucléaire et de l'imagerie moléculaire, et d'optimiser l'offre de soins associée (voir encadré). Le système regroupe un cyclotron et une succession de modules fonctionnels : radiochimie à l'échelle microfluidique, mise en seringue et contrôle qualité ; le tout dans un espace relativement restreint, facilitant et accélérant la production des produits pour le patient depuis le cyclotron jusqu'à la seringue. Avant sa mise en service, le fonctionnement de chaque module doit être validé. Celui du cyclotron l'a été le 08 octobre, avec une première production de fluor 18.
Un cyclotron innovant pour produire des radioisotopes
Un cyclotron sert à accélérer des protons pour irradier une cible et produire des isotopes radioactifs très utiles en TEP (carbone 11, oxygène 15, fluor 18…). Celui d'iMiGiNE est constitué d'un aimant supraconducteur, ce qui lui confère une grande stabilité et un encombrement limité. Sa ciblerie est déportée et auto-blindée, rendant l'ensemble plus « léger » qu'un cyclotron « conventionnel » à aimant résistif.
L'installation et l'assemblage de ses différents composants (aimant supraconducteur, cryostat, ciblerie, ligne du faisceau allant du cyclotron à la cible) a débuté en 2019 et s'est achevé en 2020. Les dernières semaines ont été consacrées au calibrage du faisceau de protons afin d'optimiser son rendement de transmission. Tout a été minutieusement ajusté : champ magnétique induit par l'aimant supraconducteur, impulsions électriques délivrées par les baies radiofréquence pour accélérer les protons, focalisation du faisceau par les quadripôles. Des tests ont régulièrement été effectués pour vérifier le bon alignement du faisceau avec la cible.
Tous les voyants étant au vert, l'équipe en charge du projet a réalisé, jeudi 08 octobre, un premier « tir » de protons d'énergie élevée (12MeV) sur une cible liquide de 0,9 mL d'eau enrichie en oxygène 18 permettant de produire du fluor 18 via la réaction nucléaire
18O(p,n)18F. Dix petites minutes sous un faisceau de 10µA/h ont suffi pour produire 2183 MBq de fluor 18. Depuis, toutes les mesures faites (mesure de sa pureté, de son activité, du rendement de la réaction…) valident la qualité du radioisotope produit.
Lors du calibrage du faisceau de protons, des feuilles de papier ont été placées sur la trajectoire du faisceau produit par le cyclotron, devant les cibles : les zones brûlées étant contenues dans les cercles qui représentent les cibles à irradier, ce test, dit des « burning papers » montre le bon alignement du faisceau de protons avec ces cibles. © J. Varin / CEA
La prochaine étape clef consistera à fabriquer, grâce au module de radiosynthèse microfluidique, un radiopharmaceutique radiomarqué avec le fluor 18, obtenu avec ce cyclotron. Affaire à suivre…
Pourquoi une chaine de production automatisée de radiopharmaceutiques au SHFJ ?
Le Service Hospitalier Frédéric-Joliot a été créé en 1958 pour développer l'utilisation médicale des radio-isotopes chez l'humain. Il est aujourd'hui une des seules unités de recherche en Europe à regrouper les différentes méthodes d'exploration moléculaire et fonctionnelle non invasives dédiées à la recherche préclinique et clinique, tout en possédant à la fois des laboratoires de recherche fondamentale et une unité clinique de médecine nucléaire.
Le SHFJ est notamment à la pointe des développements en imagerie TEP qui permet de réaliser des diagnostics essentiellement en oncologie et neurologie, et de suivre l'évolution de la maladie en cours de traitement. Les radiopharmaceutiques utilisés en TEP sont aujourd'hui encore en nombre très limités. Les contraintes techniques de production restent importantes : doivent coexister dans un même périmètre un cyclotron de grande taille pour produire les atomes radioactifs, un laboratoire de radiochimie, un laboratoire de contrôle qualité et… le lit du patient ! En regroupant et en miniaturisant tous les éléments constitutifs de la chaine de fabrication des radiopharmaceutiques, iMiGiNE permet de s'affranchir de ces limites.
iMiGiNE est emblématique du « Hub
PASREL », animé par Vincent Lebon, qui a pour objectif d'intégrer dans les pratiques médicales les dernières innovations technologiques proposées par les chercheurs et les industriels, au service des besoins des personnels soignants et des patients. A terme, iMiGiNE déménagera avec le SHFJ dans le futur hôpital qui s'implantera sur le plateau de Paris-Saclay en 2025.