TOMOGRAPHIE PAR EMISSION DE POSITRONS

TOMOGRAPHIE PAR EMISSION DE POSITRONS
FRANÇOISE MONTRAVERS
SERVICE DE M ÉDECINE N UCLÉAIRE – H ÔPITAL T ENON – 4 RUE DE LA C HINE – 75020 PARIS
1- Introduction
La tomographie par émission de positons (TEP) au [18 F] -fluoro-2-désoxyglucose (FDG) a pour rôle la détection des lésions
néoplasiques dans de nombreux domaines de la cancérologie et en particulier en cancérologie digestive.
Le principe de cette détection est le suivant : les cellules tumorales malignes présentent un fonctionnement exagéré de la
glycolyse résultant d'une augmentation des capacités de transport membranaire du glucose et d'une augmentation de
l'activité des principales enzymes contrôlant la glycolyse (1,2). Le FDG, analogue du glucose, une fois transporté dans la
cellule maligne après liaison aux protéines de transport membranaires, subit l'action de l'hexokinase, première enzyme de
la glycolyse pour donner du FDG-6-phosphate. L'enzyme suivante ne peut pas agir sur le FDG-6-phosphate qui reste bloqué
dans la cellule (1) et peut être repéré grâce au fluor-18 qui le marque. Le fluor-18 est un radionucléide de période 110
minutes, émetteur de positons et produit dans un cyclotron.
Après un parcours très court dans la matière, le positon se dématérialise avec un électron ce qui conduit à l'émission
simultanée de deux photons d'énergie 511 keV chacun, émis à 180° l'un de l'autre (photons d'annihilation). Ces photons
énergétiques et émis “ en coïncidence ” n'étaient, jusqu'à une période récente, détectables que par des caméras spécifiques
(caméras dédiées TEP). Depuis 1997, la TEP au FDG est également réalisable en routine sur des gamma-caméras
conventionnelles double ou triple tête au prix d'une modification de l'électronique et d'une augmentation d'épaisseur des
cristaux détecteurs (caméra non dédiée avec technique TEDC : tomographie d'émission par détection de coïncidence). Le
service de médecine nucléaire de l'hôpital Tenon dispose depuis juillet 1997 d'une caméra TEDC utilisant un mode
d'acquisition dit 2D (2) et une caméra TEP (centre TEP de l'AP-HP) y est installée depuis janvier 2000. Notre expérience
porte sur plus de 3000 examens réalisés grâce à ces deux types de machines.
2 - Distribution normale du [18 F] -FDG (3)
Le cerveau est visualisé de façon intense puisque le glucose constitue son substrat énergétique essentiel. Le système
urinaire (reins et vessie, uretère en cas de stase ou d'ectasie) est également visualisé car le FDG, contrairement au
glucose, n'est pas totalement réabsorbé au niveau du tubule rénal. Les muscles peuvent être visualisés en cas de
contracture ou lorsqu'une activité musculaire intense précède l'examen. Le myocarde est en principe peu ou non visible
lorsque le patient est à jeun (les acides gras libres constituant alors son substrat énergétique) mais fixe parfois
franchement le FDG même lorsque le jeûne est respecté. Enfin, la cavité buccale, le pharynx, l'estomac et le côlon peuvent
fixer le FDG de façon diffuse et modérée.
3 - Réalisation pratique de l'examen
Même si le service de médecine nucléaire ne dispose pas d'un cyclotron (ce qui est le cas à l'hôpital Tenon), la demi-vie du
18F (110 minutes) permet la livraison du radiopharmaceutique depuis son lieu de production et son utilisation immédiate
dans le service.
Une activité de 2 à 5 MBq/kg de [18 F] -FDG (en fonction du type de caméra utilisée) est injectée par voie intraveineuse
directe par la tubulure d'une perfusion de sérum physiologique chez le patient à jeun depuis au moins 6 h, allongé, au repos
musculaire. Le patient reste allongé pendant 1 h après l'injection puis la perfusion est retirée, le patient est invité à vider sa
vessie puis l'examen scintigraphique est réalisé. L'examen réalisé sur la caméra TEDC comporte une image du corps entier
obtenue par balayage puis une ou plusieurs acquisitions tomographiques centrées en fonction de l'indication (abdomen et
pelvis dans tous les cas ± thorax et tête et cou). Ces images tomographiques sont reconstruites en utilisant un algorithme
itératif, puis visualisées en coupe dans les trois plans et en représentation tridimensionnelle. L'examen réalisé sur la
caméra TEP consiste en une étude tomographique de la région cervicale et de l'ensemble du tronc. La mesure de
l'atténuation du rayonnement est évaluée grâce à une source externe et les coupes tomographiques sont reconstruites
grâce à un algorithme itératif avec puis sans correction de l'atténuation.
4 - Précautions et contre-indications
La seule contre-indication est la grossesse comme pour tous les examens comportant des radiations ionisantes. Si la
patiente allaite, l'allaitement doit être suspendu durant plusieurs heures. Les autres précautions visent à réunir les
meilleures conditions d'examen permettant d'éviter à la fois résultats faussement négatifs et faussement positifs.
Le respect d'un jeûne de 6 heures permet ainsi d'éviter ou de limiter la fixation myocardique (qui peut gêner l'interprétation
de la fixation pulmonaire et médiastinale proche du cœur) et limite la compétition entre le glucose endogène et l'analogue
marqué du glucose, l'existence d'une hyperglycémie pouvant être source de résultats faussement négatifs (4). Ainsi, le
diabète sucré constitue une contre-indication relative de l'examen, dont il risque de diminuer la sensibilité, celui-ci pouvant
toutefois être réalisé après obtention d'un équilibre glycémique le plus parfait possible. Chez tous les patients, la mesure de
la glycémie au bout du doigt est réalisée de façon systématique avant injection du FDG et l'examen est interprété sous
toutes réserves dès que la glycémie est supérieure à 7 mmol/L.
Certaines pathologies ou certains antécédents peuvent conduire à des résultats faussement positifs et sont à rechercher
lors de la prise du rendez-vous. Il s'agit par exemple d'une intervention chirurgicale récente (moins d'un mois) en raison
des phénomènes inflammatoires post-opératoires, ou de la radiothérapie dans les 4 à 6 mois précédents, les phénomènes
inflammatoires pouvant dans ce cas persister même plusieurs semaines après l'arrêt de la radiothérapie, ou de toute
infection récente ou en cours. Les lésions inflammatoires ou infectieuses aiguës peuvent également concentrer
significativement le FDG et ne sont pas différenciables de lésions néoplasiques actives. De la même façon, certaines
atteintes granulomateuses comme la sarcoïdose peuvent fixer intensément le FDG. Les autres faux positifs de l'examen
peuvent être dus à une mauvaise interprétation de fixations physiologiques : muscles contractés après injection, fixation
myocardique inhomogène, activité gastrique ou colique, stase dans l'arbre urinaire, diverticule vésical, voire souillures
urinaires. D'autre part, des processus hypermétaboliques non malins peuvent fixer le FDG : adénomes parathyroïdiens,
hyperthyroïdies (maladies de Basedow ou adénomes toxiques).
A l'inverse, on peut observer des résultats faussement négatifs en cas de tumeurs sidérées par une thérapie récente
(l'intervalle entre la dernière chimiothérapie et la TEP au FDG doit être d'au moins 3 à 4 semaines), de tumeurs à faible
activité métabolique, largement nécrosées ou de petite taille, infracentimétriques (la taille minimale décelable in vivo
dépend cependant de l'avidité de la lésion pour le FDG).

5 - Rôle de la TEP au FDG en cancérologie digestive
En cancérologie digestive, l'indication la plus fréquente dans notre expérience et la plus rapportée dans la littérature est la
recherche de récidive des cancers colorectaux. Nous discuterons également les autres indications potentielles que sont
l'évaluation des tumeurs du pancréas, de l'œsophage, de l'estomac, des voies biliaires, du foie et des tumeurs
neuroendocrines.
Pour chacun de ces cancers, il existe plusieurs indications possibles de la TEP au FDG : caractérisation d'une masse
tumorale suspecte de néoplasie, évaluation du stade d'une néoplasie primitive avant décision thérapeutique, recherche de
récidive qu'elle soit systématique ou motivée par des signes cliniques, des images douteuses sur les examens d'imagerie
conventionnelle et/ou par l'élévation de la concentration d'un marqueur tumoral, évaluation précoce de l'efficacité de la
chimiothérapie, recherche de tissu tumoral viable au sein de masses résiduelles …
Nous rapportons les résultats de la littérature dans ces indications en précisant que l'AMM n'est actuellement accordée au
FDG, en cancérologie digestive, que dans la recherche de récidives de cancer du côlon et du rectum. Les examens dans les
autres indications ont été réalisés par notre équipe grâce à des autorisations temporaires d'utilisation (ATU) obtenues après
demande auprès de l'Agence du Médicament avant que l'AMM soit accordée ou dans le cadre de protocoles.
5.1 CANCER COLORECTAL
La caractérisation d'une tumeur colique et le bilan d'extension préopératoire d'un cancer colique ou rectal ne sont pas
actuellement inclus dans l'AMM. Dans une étude comportant 48 patients, Abdel-Nabi et al. (5) ont montré une sensibilité de
100 % pour la détection de la tumeur primitive, la plus petite lésion primitive mesurant 1,4 par 0,5 cm. La spécificité n'était
par contre que de 43 %, les résultats faussement positifs correspondant à des lésions de diverticulite ou à des sites de
polypectomie récente. La sensibilité par patient pour l'évaluation du stade ganglionnaire mésentérique n'était que de 29 %,
les ganglions satellites envahis n'étant en effet le plus souvent pas différenciables de la fixation liée à la lésion primitive.
Par contre, la TEP au FDG se révélait plus performante que la TDM pour l'évaluation de l'atteinte hépatique en préopératoire
(sensibilité du FDG = 88 % contre 38 % pour la TDM).
L'application la plus reconnue et qui fait l'objet de l'AMM est la recherche de récidives. Trois indications sont bien établies
dans ce contexte (6) :
●recherche de maladie occulte devant une augmentation isolée de la concentration de l'ACE circulant,
●caractérisation de lésion(s) équivoque(s) en imagerie conventionnelle,
●évaluation pré thérapeutique avant résection chirurgicale d'une ou plusieurs récidives authentifiées.
L'ACE est un indicateur précoce de récidive dont la sensibilité est rapportée à 59 % et la spécificité à 84 % (6). Flanagan
(7), chez 22 patients présentant une élévation de la concentration circulante de l'ACE sans explication retrouvée sur les
examens morphologiques pratiqués, rapporte une valeur prédictive positive de la TEP-FDG de 89 % (15/17) et une valeur
prédictive négative de 100 % (5/5).
En cas de métastases hépatiques, leur résection chirugicale est le seul traitement curatif mais est associée à une mortalité
de 2 à 7 % (6). La TEP au FDG a ici pour rôle important de vérifier l'absence d'atteinte à distance puisqu'une chirurgie
hépatique curative est envisagée. La TEP au FDG se révèle plus performante que la TDM pour le diagnostic de l'atteinte
extra hépatique en particulier au niveau pelvien. L'exactitude de la TEP-FDG rapportée par Schiepers (8) pour l'étude du
pelvis chez 76 patients est de 95 % contre 65 % pour la TDM. Delbeke (9) rapporte une exactitude de la TEP-FDG de 92 %
pour l'atteinte extra hépatique contre 71 % pour la TDM. Chez 34 patients pour qui un examen TEP-FDG était réalisé pour
déterminer l'opérabilité de métastases hépatiques, une atteinte extra hépatique a été montrée par la TEP-FDG chez 11
patients (32 %) entraînant une modification de l'attitude thérapeutique (chirurgie hépatique récusée) chez 10 d'entre eux
(29 %) (10). Un des intérêts de la TEP au FDG est le diagnostic de l'atteinte ganglionnaire abdominale alors que les
ganglions peuvent être de taille non augmentée et donc considérés comme non pathologiques selon les critères
d'interprétation de la TDM (11). La carcinose péritonéale peut au contraire être source de résultats faussement négatifs de
la TEP au FDG, surtout lorsqu'elle est constituée de nodules multiples mais de très petite taille (infracentimétriques) (12).
La TEP au FDG se révèle plus performante que la TDM pour le diagnostic de l'atteinte hépatique elle-même (13). En effet, la
TDM échoue à démontrer l'atteinte secondaire hépatique dans 7 % des cas (6) et sous estime le nombre de lobes envahis
dans 33 % des cas (6). Pour le diagnostic de l'atteinte secondaire hépatique, la sensibilité du porto-TDM (97 %) est
meilleure que celle de la TEP-FDG (91 %) mais la fréquence des résultats faussement positifs en porto TDM fait que
l'exactitude de la TEP-FDG est supérieure (92 %) à celle du porto-TDM (80 %) et à celle de la TDM (78 %) (9). La limite de
l'exploration par FDG des métastases hépatiques est la très petite taille des lésions, 25 % des lésions hépatiques
infracentimétriques étant détectées par le FDG (12). Exceptionnellement, des fixations hépatiques du FDG peuvent être
observées en absence d'atteinte néoplasique. Elles correspondent à des abcès ou à une cholestase intrahépatique à
condition qu'une réaction inflammatoire y soit associée (14).
Globalement, la TEP au FDG permet une modification de l'attitude thérapeutique chez 28 % des patients (6) soit en
indiquant l'exérèse de lésions localisées alors que les examens morphologiques suspectaient une atteinte plus étendue ou
au contraire en évitant une intervention inutile si l'atteinte est plus étendue que ne le laissaient présager les examens
morphologiques (15).
En dehors de ces indications, la place de la TEP au FDG pour déterminer de façon précoce l'efficacité de la chimiothérapie
sur les récidives a été rapportée (6). Elle permet de distinguer les patients répondeurs et non répondeurs à la
chimiothérapie, en comparant la fixation avant traitement et 4 à 5 semaines après le début de la chimiothérapie (16). La
modification de la fixation du FDG avant et immédiatement après le première injection de chimiothérapie apparaît pour
Bender un indice pronostique pour les métastases hépatiques non résécables qui ne répondent à la chimiothérapie que dans
20 à 25 % des cas (17).
5.2 CANCER DE L' ΠSOPHAGE
Les indications potentielles de la TEP au FDG sont le bilan d'extension de la tumeur primitive avant chirurgie et la recherche
de récidives. La TEP au FDG n'a en général pas d'utilité pour la caractérisation de la tumeur primitive, le diagnostic étant
réalisé par biopsie lors de la fibroscopie. Dans l'étude de Kole (18) comportant 26 patients avec lésion primitive en place, la
tumeur primitive était visualisée par la TDM dans 81 % des cas et par TEP-FDG dans 96 % des cas. Ni la TDM ni la TEP au
FDG ne permettait d'évaluer l'extension de l'invasion de la tumeur primitive en profondeur. Des fixations du FDG en cas de
lésions bénignes oesophagiennes sont exceptionnellement décrites, correspondant à des cas d'oesophagite aiguë (19).
L'intensité de l'hyperfixation pourrait avoir une valeur pronostique, les lésions les plus fixantes semblant les plus agressives
(20). Lors du bilan d'opérabilité de la lésion primitive, l'envahissement ganglionnaire satellite est difficilement discernable de
la fixation de la tumeur primitive mais la TEP-FDG se révèle supérieure à la TDM pour l'évaluation de l'envahissement
ganglionnaire médiastinal autre que N1 satellite et pour l'évaluation ganglionnaire sous diaphragmatique (21). La TEP au
FDG est également plus performante que la TDM pour la détection des métastases à distance (18) et permet d'éviter une
chirurgie lourde aux patients avec tumeurs non résécables (23,24). Lorsqu'il est possible de disposer de traceurs marqués
par des émetteurs de positons de demi-vie très courte (en pratique lorsque le cyclotron médical se trouve sur le site même
de la caméra à positon), l'utilisation de [11C] choline (demi-vie du carbone-11 : 20 minutes) permet la détection des très
petites lésions médiastinales de façon plus performante que la TEP-FDG mais ne détecte pas les lésions de la partie haute
de l'abdomen en raison de l'intense fixation physiologique hépatique de ce traceur (21). Par ailleurs, Couper (22) rapporte
l'intérêt de la TEP au FDG pour évaluer de façon précoce la réponse à la chimiothérapie.

5.3 CANCER DE L'ESTOMAC
La chirurgie du cancer de l'estomac est potentiellement curative mais l'évaluation du stade préopératoire est difficile par les
techniques classiques, un tiers des patients considérés comme atteints d'une maladie résécable ayant des métastases
occultes découvertes au moment de la chirurgie (23) . La TDM apparaît peu performante pour la détection des ganglions
périgastriques et des métastases péritonéales et le rôle de la TEP au FDG est encore difficile à établir dans cette indication,
peu de données ayant été publiées. De plus, une fixation physiologique gastrique est fréquemment observée (24), pouvant
rendre difficile la détection de l'atteinte ganglionnaire périgastrique. Cependant, dans l'étude de Yeung (23), toutes les
tumeurs primitives sauf une (chez un diabétique avec glycémie élevée) étaient visualisées (12/13, toutes
supracentimétriques). Par contre, la recherche de récidives, à distance du traitement initial semble une indication
prometteuse de la TEP au FDG (figure 5), en particulier pour le diagnostic de l'atteinte hépatique et extra abdominale (23).
5.4 CANCER DU FOIE
La détection des carcinomes hépatocellulaires et de leurs métastases est une indication pour laquelle la TEP au FDG
apparaît peu performante, même en cas d'élévation très importante de la concentration circulante de l'aFP. Ces résultats
faussement négatifs sont liés à l'activité, dans les cellules tumorales, de l'enzyme glucose-6-phosphatase. Cette enzyme
permet en effet la déphosphorylation du FDG-6-phosphate et la sortie rapide du FDG hors de la cellule néoplasique (25).
5.5 CANCER DES VOIES BILIAIRES
Le cholangiocarcinome fixe significativement le FDG. Un intérêt potentiel de la TEP au FDG est la surveillance des patients
atteints de cholangite sclérosante, lésion à risque de transformation maligne (26). Dans une étude de 9 patients ayant une
cholangite sclérosante et de 6 patients avec cholangite sclérosante s'étant compliquée de cholangiocarcinomes, Keiding
observe des foyers pathologiques de fixation du FDG uniquement dans le groupe de patients avec cholangiocarcinome (26).
Les foyers observés, correspondaient lors de la chirurgie à des lésions de volume compris entre 1 et 45 cm3 (médiane 4,4
cm3).
5.6 T UMEURS DIGESTIVES NEUROENDOCRINES
Les tumeurs neuroendocrines bien différenciées ne fixent pas le FDG, en raison d'une faible activité proliférative démontrée
par la faible expression de l'antigène Ki-67 sur les prélèvements de tissus tumoraux (27). Au contraire, ces tumeurs
souvent bien différenciées expriment fréquemment des récepteurs de la somatostatine permettant de les détecter grâce à
la scintigraphie aux analogues radiomarqués de la somatostatine (28). La conduite recommandée pour la détection des
tumeurs neuroendocrines est de réaliser en première intention une scintigraphie à l'[Indium-111] pentétréotide (analogue
de la somatostatine) pour le diagnostic de la tumeur primitive et/ou des métastases et de ne pratiquer un examen TEP au
FDG que dans les cas où aucun foyer pathologique fixant l'analogue de la somatostatine n'est décelable. Une fixation du
FDG n'est en effet observée qu'en cas de tumeurs peu différenciées mais à forte activité proliférative.
5.7 CANCER DU PANCRÉAS
La TEP au FDG a un intérêt reconnu pour la caractérisation de lésions pancréatiques, en particulier pour le diagnostic
différentiel entre tumeur maligne et pancréatite chronique (29). Cependant, davantage que dans d'autres lésions tumorales,
des résultats faussement négatifs et faussement positifs peuvent être observés. Les résultats faussement négatifs peuvent
être dus à une hyperglycémie (plus fréquemment observée en cas de tumeur pancréatique que dans d'autres pathologies
néoplasiques et que dans la population générale), à un type histologique particulier (les tumeurs neuroendocrines fixent le
FDG moins fréquemment que les adénocarcinomes (30)) ou à une moindre agressivité tumorale. Nakata (31) démontre en
effet que la TEP-FDG permet d'isoler, parmi les patients porteurs d'un adénocarcinome du pancréas, un sous-groupe
présentant une fixation du FDG faible ou absente, ayant un pronostic moins sombre (14 mois de survie moyenne) que le
sous groupe de patients avec fixation significative (5 mois de survie moyenne). Des résultats faussement positifs peuvent
au contraire être observés en cas de poussée inflammatoire aiguë d'une pancréatite chronique (32). Pour améliorer les
performances de la TEP au FDG dans la détection des tumeurs pancréatiques et de leurs métastases, Imdahl (29) suggère
de réaliser des images plus tardives que dans les autres indications en cancérologie, le délai proposé étant de 90 à 120
minutes après injection du traceur contre 45 à 60 minutes. Malgré ces réserves, la TEP au FDG s'avère plus performante
que la TDM pour la caractérisation tumorale et pour le bilan d'extension à distance avant chirugie. Delbeke (33) rapporte en
effet, chez 65 patients suspects de cancer du pancréas (52 cancers prouvés, 13 lésions bénignes), une sensibilité et une
exactitude de la TEP au FDG de 92 et 85 % pour la caractérisation tumorale contre, respectivement, 65 et 61 % pour la
TDM. La TEP au FDG se révélait également plus performante que la TDM pour la caractérisation de lésions hépatiques
associées et pour l'évaluation de l'extension métastatique. Dans cette étude, la TEP au FDG a modifié la prise en charge
thérapeutique de 28 patients sur les 65 (43 %). L'étude de Diederichs (34), portant sur 171 patients (100 cancers, 46
pancréatites chroniques et 25 autres lésions bénignes pancréatiques) et ayant également pour but la caractérisation de la
lésion pancréatique avant chirurgie, souligne l'importance d'un équilibre glycémique normal. La sensibilité rapportée pour la
caractérisation tumorale était ainsi de 83 % pour les patients non diabétiques contre 69 % pour les patients diabétiques et
de86%pourlespatientsavecglycémie≤7,2mmol/Lcontre42%pourlespatientsavecglycémie>7,2mmol/L.
En ce qui concerne le suivi des patients avec cancer du pancréas, Franke (35) rapporte l'intérêt de la TEP au FDG
comparativement aux autres techniques (échographie, TDM et dosage des marqueurs) chez 19 patients (9 avec tumeur non
résécable et 10 après chirurgie). Dans plus de la moitié des cas, la TEP au FDG a apporté des informations permettant une
modification thérapeutique. Deux résultats faussement négatifs ont été décrits du fait d'une glycémie élevée et d'une
réalisation trop précoce de l'examen par rapport à la dernière chimiothérapie. Dans un cas, le FDG permettait de détecter
une récidive alors même que la concentration circulante du CA 19-9 était normale (14).
6 - Conclusion
En conclusion, la TEP au FDG apparaît être un examen extrêmement performant dans le suivi des cancers colorectaux à la
fois pour la recherche de récidives occultes et pour la recherche d'autres localisations en cas de récidive(s) authentifiée(s)
susceptible(s), si elle(s) est (sont) isolée(s) de bénéficier d'un traitement curatif. En ce qui concerne les autres cancers
digestifs pour lesquels les données de la littérature sont moins abondantes, nous pouvons conclure que la technique
apparaît très prometteuse pour évaluer le stade des cancers oesophagiens avant chirurgie et pour rechercher des
récidives. Bien que l'indication soit difficile, elle est même supérieure aux techniques morphologiques pour la
caractérisation, le bilan d'extension et le suivi des cancers du pancréas. Elle est prometteuse mais reste à évaluer sur un
plus grand nombre de cas pour la détection des carcinomes des voies biliaires et gastriques. Enfin, elle ne semble pas avoir
actuellement de place pour l'évaluation des hépatocarcinomes et n'apparaît utile, pour la détection des tumeurs
gastroentéropancréatiques neuroendocrines, qu'en deuxième intention, après scintigraphie aux analogues radiomarqués de
la somatostatine en cas de négativité de cet examen.

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