​Le marquage de molécules organiques par des isotopes radioactifs du carbone (¹¹C et ¹⁴C) fournit des radiotraceurs, outils de diagnostic pour l'imagerie moléculaire ou composés essentiels pour le développement de produits pharmaceutiques. Aujourd'hui encore, la production de ces radiotraceurs carbonés constitue un défi majeur pour les radiochimistes. En effet, celle-ci repose sur l'utilisation du dioxyde de carbone (CO₂) radiomarqué, unique précurseur disponible, en très faible quantité et peu réactif, ce qui limite la diversité des molécules marquées.

En s'inspirant de la chimie « click », le SCBM a découvert une méthode qui permet la synthèse, à partir de CO₂ et de précurseurs portant une fonction azide, de molécules contenant un motif urée cyclique, motif présent dans des dizaines de composés d'intérêt pharmaceutique. Dans un premier temps, la réaction génère dans le précurseur une fonction isocyanate issue du CO₂, qui réagit ensuite de façon intramoléculaire pour former des urées cycliques (Figure 1). Cette stratégie comporte deux avantages : en insérant directement le carbone radioactif du CO₂ dans les molécules synthétisées, elle réduit considérablement les déchets radiochimiques produits, limite majeure pour l'utilisation du carbone-14 (demi-vie de 5730 ans). De plus, sa rapidité (moins de 5 minutes) s'adapte parfaitement à la courte demi-vie de du carbone-11 (20 min).

Figure 1 : Schéma de la méthode de synthèse de molécules contenant un motif urée cyclique incorporant un carbone radioactif issu du CO2.

Grâce à la synergie des savoir-faire du SCBM et du SHFJ, cette nouvelle méthode a été utilisée pour marquer par le carbone-14 et le carbone-11 plusieurs médicaments, avec une efficacité inégalée (Figure 2). De plus, en collaboration avec le SIMOPRO, les chercheurs ont montré que cette stratégie s'adapte également au marquage sélectif de peptides, molécules à fort potentiel diagnostique et thérapeutique. Enfin, la robustesse et la simplicité de la méthode ont permis de la reproduire au sein de l'institut Karolinska à Stockholm, faisant d'elle une technologie généralisable.

Ce travail, qui s'inscrit dans le cadre du projet européen ISOTOPICS, coordonné par le SCBM, et du projet IRIP (Innovation en Radiochimie pour l'Imagerie des Protéinopathies) soutenu par le programme DRF-Impulsion 2017, constitue la première étape d'une stratégie qui vise à utiliser les savoir-faire uniques du CEA pour le développement de nouvelles technologies dans le domaine du marquage isotopique.