Bibliographie & annexes
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En anglais
RÉSUMÉ
L’astate-211 est un isotope radioactif émetteur de particules alpha hautement énergétiques. En association avec un vecteur approprié, il peut être injecté au patient pour être transporté au contact des tumeurs afin de les irradier pour les détruire tout en préservant les tissus sains environnants. Pour y parvenir, il convient de maîtriser les étapes chimiques permettant de coupler l’astate à la biomolécule vectrice, ce qui se révèle être un réel challenge étant donné les difficultés à comprendre le comportement chimique de cet élément. Plusieurs preuves de concept ont pourtant permis de démontrer le fort potentiel de ce radionucléide pour des applications prometteuses en oncologie nucléaire.
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Astatine-211 is a radioisotope emitting high energy alpha particles. In association with an appropriate vector, it can be injected to the patient and transported to the tumors in order to deliver its radiation to destroy them while keeping safe the surrounding healthy tissues. To reach that goal, a prerequisite is the mastery of the chemical steps to conjugate astatine to its biological vector which is a real challenge given the difficulties to understand clearly the chemical behavior of this element. Nonetheless several proofs of concept have demonstrated the high potential of this radionuclide in promising applications in nuclear oncology.
Auteur(s)
-
François GUÉRARD : Chargé de recherche au CNRS CRCINA, Inserm, CNRS, Université d’Angers, Université de Nantes, Nantes, France - Équipe d’oncologie nucléaire
INTRODUCTION
Découvert en 1896 par Henry Becquerel, le phénomène de la radioactivité et des rayonnements ionisants qui y sont associés fut rapidement exploité à des fins thérapeutiques avec le développement de la curiethérapie. Un isotope radioactif ou radioisotope génère lors de sa désintégration une particule et/ou un rayonnement électromagnétique de haute énergie pouvant générer des dégâts irréparables aux cellules tumorales environnantes, conduisant à leur mort. Depuis les prémices de la médecine nucléaire où la source radioactive était directement implantée dans la tumeur à l’aide d’une aiguille, la discipline a évolué vers une utilisation plus fine appelée radiothérapie vectorisée pour laquelle le radioisotope est fixé à un vecteur spécifique du type de tumeur à cibler avant d’être injecté au patient. Par cette approche, même les tumeurs enfouies en profondeur et les tumeurs de taille microscopique peuvent en principe être traitées tout en épargnant les tissus sains environnants. Pour ce faire, selon le type de tumeur à traiter, une parfaite adéquation entre le choix du radioisotope et du vecteur doit être trouvée.
Les particules alpha émises lors d’une désintégration radioactive sont les plus énergétiques et les plus létales pour les cellules, mais elles ne pénètrent que de quelques dizaines de micromètres dans les tissus biologiques. Pour cette raison, les émetteurs de particule α s’avèrent efficaces pour le traitement des microtumeurs rencontrées dans le cadre d’une maladie résiduelle après un traitement classique, ou lorsque la maladie évolue vers un cancer à micrométastases ainsi que dans le cas des cancers hématologiques qui s’expriment par la production de cellules tumorales circulant de façon isolée. L’irradiation étant extrêmement localisée, les cellules saines environnantes sont épargnées. Un nombre limité d’émetteurs de particules alpha d’intérêt pour la médecine nucléaire a été identifié. Parmi eux l’astate-211 présente des caractéristiques physiques des plus intéressantes pour ce type d’applications : une demi-vie de 7,2 h, ce qui est adapté à la demi-vie biologique d’un grand nombre de vecteurs, et deux branches de décroissance conduisant chacune à l’émission d’une particule α. Encore, faut-il disposer de méthodes chimiques appropriées pour constituer le couple radionucléide-vecteur qui formera le radiopharmaceutique administrable au patient. Mais, malgré la découverte de l’astate datant des années 1930, sa chimie reste difficile à appréhender, la principale raison étant l’absence d’isotopes stables, ce qui complique l’étude des propriétés de cet élément.
Une meilleure compréhension de cet élément, qui permettra de concevoir de façon optimale les vecteurs radiomarqués avec l’astate-211, est donc un enjeu majeur pour le développement de la radiothérapie vectorisée des cancers.
Dans ce contexte, sont abordés dans cet article :
-
le phénomène de la radioactivité et les propriétés des rayonnements ionisants dans le cadre du traitement des cancers ;
-
l’élément chimique astate et son isotope d’intérêt, l’astate-211, en abordant ses méthodes de production ;
-
les aspects de synthèse radiochimique avec l’astate-211 permettant la production de radiopharmaceutiques radiomarqués avec cet isotope ;
-
des exemples d’applications de l’astate-211 pour la thérapie des cancers aux stades précliniques et cliniques.
Domaine : radiopharmaceutique
Degré de diffusion de la technologie : émergence
Technologies impliquées : radiochimie, synthèse organique, physique nucléaire
Domaines d’application : oncologie
Contact : franç[email protected]
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KEYWORDS
vectorized radiotherapy | alpha particles emitter | radiopharmaceuticals
DOI (Digital Object Identifier)
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Astate-211
En anglais
1. Rayonnements ionisants et thérapie des cancers
1.1 Rappels sur la désintégration radioactive
La radioactivité est un phénomène physique naturel observé dans le cas des isotopes instables, appelés radionucléides, qui conduit à leur stabilisation par libération de leur noyau d’une particule et/ou d’une onde électromagnétique. L’instabilité des nucléides apparaît plus fréquemment avec l’augmentation du numéro atomique de l’élément, tous les atomes plus lourds que le bismuth (Z > 83) ne possédant que des isotopes radioactifs. Lors de sa désintégration, un isotope radioactif donné peut émettre une particule bien définie : soit un noyau d’hélium (particule α), soit un électron (particule β–) soit un positon (un antiélectron noté particule β+). Ces particules sont le plus souvent accompagnées d’un rayonnement électromagnétique (rayonnement X ou γ) issu de la réorganisation du noyau de l’atome ou de son cortège électronique. Ces rayonnements électromagnétiques peuvent être également émis sans éjection de particules. Pour certains radioisotopes, un électron d’une couche interne est capturé par un proton du noyau pour former un neutron (capture électronique). La place laissée vacante est alors remplie par un électron d’une couche supérieure. Cette transition conduit alors à l’expulsion d’un électron de la couche externe, appelé électron Auger ou directement d’un rayon X (figure 1).
Chacune de ces émissions radioactives est accompagnée d’une énergie caractéristique et suffisamment importante pour interagir avec la matière et lui arracher des électrons, d’où la qualification de rayonnements ionisants. Les particules α sont les plus énergétiques (plusieurs MeV) et sont rapidement stoppées par la matière (quelques dizaines de micromètres, soit l’épaisseur d’une feuille de papier). Les particules β–, moins énergétiques (quelques centaines de keV) peuvent pénétrer de plusieurs millimètres dans la matière. Les particules β+, après avoir été ralenties, s’annihilent avec un électron de la matière traversée, ce phénomène s’accompagne alors de deux rayonnements γ de 511 keV émis dans des directions opposées. Les rayonnements X et γ sont...
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Rayonnements ionisants et thérapie des cancers
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - POUGET (J.P.), LOZZA (C.), DESHAYES (E.), BOUDOUSQ (V.), NAVARRO-TEULON (I.) - Introduction to radiobiology of targeted radionuclide therapy. - Frontiers in Medicine, 2 (2015).
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(2) - POUGET (J.-P.), NAVARRO-TEULON (I.), BARDIÈS (M.), CHOUIN (N.), CARTRON (G.), PÈLEGRIN (A.), AZRIA (D.) - Clinical radioimmunotherapy – the role of radiobiology. - Nature Reviews Clinical Oncology, 8(12), p. 720-734 (2011).
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(3) - THISGAARD (H.), HALLE (B.), AABERG-JESSEN (C.), OLSEN (B.B.), THERKELSEN (A.S.N.), DAM (J.H.), LANGKJÆR (N.), MUNTHE (S.), NÅGREN (K.), HØILUND-CARLSEN (P.F.), KRISTENSEN (B.W.) - Highly effective auger-electron therapy in an orthotopic glioblastoma xenograft model using convection-enhanced delivery. - Theranostics, 6(12), p. 2278-2291 (2016).
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(4) - SHAO (C.), FOLKARD (M.), MICHAEL (B.D.), PRISE (K.M.) - Bystander signaling between glioma cells and fibroblasts targeted with counted particles. - International Journal of Cancer, 116(1), p. 45-51 (2005).
-
(5) - HAMADA (N.), MAEDA (M.), TOMITA (K.O.) et (M.) - Signaling...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Équipe de recherche en oncologie nucléaire http://www.crcina.org
Cyclotron Arronax http://www.cyclotron-nantes.fr
IRSN : base de connaissances sur la radioactivité http://www.irsn.fr
HAUT DE PAGE
International symposium on radiopharmaceutical sciences. A lieu tous les deux ans. http://www.srsweb.org/meetings/
European symposium on radiopharmacy and radiopharmaceuticals. A lieu tous les deux ans en avril. http://www.esrr.info/
Congrès de l’EANM (European association of Nuclear Medicine). A lieu tous les ans en octobre. ...
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