La tomographie par émission de positons (TEP) en pneumologie

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La tomographie par émission de positons (TEP)
en pneumologie
Positron emission tomography (PET) in pneumology
● C. Chèze-Le Rest*
Résumé : La TEP est une technique d’imagerie fonctionnelle utilisée dans les services de médecine nucléaire. Elle nécessite un
appareillage spécifique. Le principal radiotraceur utilisé est le 18-2 fluorodéoxyglucose (FDG), qui permet d’étudier le métabolisme glucidique des tissus. Les indications concernent essentiellement l’oncologie.
En pneumologie, la scintigraphie au FDG est indiquée dans le diagnostic étiologique d’un nodule pulmonaire isolé, mais également
dans le bilan d’extension d’un cancer bronchopulmonaire, car elle rend possible un bilan exhaustif en un seul temps. La TEP au
FDG est aussi très utile dans le suivi : elle permet en effet l’évaluation d’une réponse thérapeutique.
Mots-clés : Tomographie par émission de positons (TEP) - Cancer bronchopulmonaire - Diagnostic - Suivi thérapeutique.
Summary: PET is a functional imaging technique that requires a specific type of scanner, and is performed in nuclear medicine
departments. The main radiopharmaceutical used is the 18F-2-fluorodeoxyglucose (18FDG), allowing in vivo studies of glucose
metabolism in different tissues. The major clinical indications area is oncology and the well established applications for lung are
the diagnosis of solitary lung nodules and the staging of lung cancer. Part of the success of the technique in oncology is based
on the ability to perform whole body investigations. Future clinical application for FDG PET will be focused in the area of patient
follow up, for example to study response to chemo, radio or combined therapy.
Keywords: Positron Emission Tomography - Lung cancer - Diagnosis - Tumor response.
a tomographie par émission de positons (TEP), ou PET
pour les anglophones, est un examen d’imagerie fonctionnelle qui devrait jouer un rôle de plus en plus
important dans l’évaluation et la prise en charge des pathologies
tumorales en pneumologie. Récemment, cette technique n’était
encore utilisée qu’à des fins de recherche, et elle ne fait pas encore
partie des examens de routine réalisés dans tous les services de
médecine nucléaire, car elle nécessite un appareillage spécifique
encore peu répandu en France. Néanmoins, l’accès à cette technique se généralise rapidement compte tenu de son immense
potentiel dans le domaine de la cancérologie en général et dans
celui de la pneumologie en particulier.
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EN QUOI CONSISTE LA TEP ?
Principe
Comme tout examen de médecine nucléaire, la TEP consiste à
administrer un radiotraceur à un patient, puis à en mesurer la distribution dans l’organisme à l’aide d’une caméra. La TEP se distingue toutefois des scintigraphies classiques, d’un point de vue
* Service de médecine nucléaire, CHU Morvan, Brest.
La Lettre du Pneumologue - Volume VII - no 1 - janvier-février 2004
théorique, par la nature des traceurs administrés et, d’un point de
vue pratique, par l’appareillage nécessaire à leur détection. En
TEP, les traceurs utilisés se désintègrent en émettant des positons,
particules chargées positivement qui se comportent comme des
électrons. Les positons émis s’annihilent ensuite rapidement en
émettant des rayonnements détectables hors du patient. Ces rayonnements à l’origine des images TEP ont une énergie plus élevée
que celle des isotopes habituellement utilisés en médecine nucléaire.
Les gamma-caméras classiques ne sont donc pas adaptées, et il
est nécessaire d’utiliser un appareillage de détection spécifique
appelé tomographe à émission de positons. La durée de l’enregistrement de la distribution du traceur émetteur de positons
dépend de l’appareil utilisé et de l’indication (30 à 60 minutes).
Radiotraceurs émetteurs de positons
Les radioéléments les plus utilisés en TEP sont des isotopes radioactifs des éléments les plus répandus dans les tissus vivants. Il s’agit
de l’oxygène 15, de l’azote 13, du carbone 11, et surtout du fluor 18.
Ces émetteurs de positons sont produits dans un cyclotron, et la
majorité d’entre eux ont une période (temps au bout duquel la
radioactivité a diminué de moitié) qui est courte : 20 minutes pour
le carbone 11, 110 minutes pour le fluor 18.
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Ces isotopes peuvent être utilisés seuls ou pour marquer des composés divers. Les radiopharmaceutiques alors obtenus permettent d’étudier la majorité des processus physiopathologiques. Le
plus utilisé d’entre eux est actuellement le 18-2 fluorodéoxyglucose ou 18FDG, obtenu en marquant du déoxyglucose avec
un atome de fluor 18 (émetteur de positons). Après injection intraveineuse, le 18FDG est capable d’entrer dans les cellules en utilisant les mêmes récepteurs transmembranaires que son analogue
physiologique. Il est ensuite phosphorylé, mais là s’arrêtent les
similitudes, car il ne peut pas poursuivre les voies métaboliques
du glucose. Le FDG phosphorylé s’accumule donc dans les cellules (figure 1).
L’utilisation du FDG en pratique clinique repose sur le fait que
les cellules bénignes et malignes ne métabolisent pas le FDG avec
la même intensité. Warburg a été le premier, en 1930, à émettre
l’hypothèse que le taux de glycolyse anaérobie dépend du degré
de différenciation d’une tumeur et de son grade. Cela a depuis
été largement vérifié. L’existence d’un nombre accru de transporteurs membranaires du glucose et d’une intensification de l’action
des phosphatases intracellulaires explique que le FDG s’accumule
de façon préférentielle dans les cellules tumorales, et cela, quel
que soit le type histologique considéré. Cette propriété explique
que la TEP au FDG ait acquis naturellement un rôle si important
en cancérologie, toutes tumeurs confondues. Cette technique a
ainsi été proposée pour caractériser les nodules pulmonaires et
explorer les cancers avérés du poumon en particulier.
INDICATIONS DE LA TEP EN PNEUMOLOGIE :
ONCOLOGIE PULMONAIRE
La prise en charge de toute pathologie tumorale implique une
première étape de diagnostic et un bilan d’extension. Ensuite se
posent les problèmes de la décision thérapeutique, de l’évaluation
de la réponse au traitement choisi et du suivi en général. Toutes
ces étapes sont largement fondées sur des données d’imagerie,
jusqu’à présent essentiellement morphologiques. Avec le FDG,
qui est un marqueur in vivo de l’activité métabolique des tissus,
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le clinicien peut maintenant disposer de renseignements fonctionnels complémentaires, irremplaçables à tous les stades de la
prise en charge des cancers. Les indications de la TEP au FDG
en cancérologie sont donc multiples, mais leur pertinence doit
être modulée en fonction des types histologiques.
Diagnostic initial
En France, 90 % des nodules pulmonaires isolés sont de découverte
fortuite et posent le problème de leur prise en charge. Près de la
moitié sont bénins et ne nécessitent pas d’exploration complémentaire. Certains paramètres tels que les données cliniques (âge,
tabagisme, antécédent de cancer), la taille ou la vitesse de croissance permettent d’orienter le diagnostic étiologique. L’aspect radiologique (régularité des contours, calcification) n’est qu’un élément
d’orientation, car il n’existe pas de critères radiologiques formels
de malignité. Il a par contre été démontré que les tumeurs pulmonaires, épidermoïdes ou adénocarcinomes sont avides de FDG,
alors que les lésions bénignes le sont peu (1). Il est donc possible
de différencier les nodules malins sur la base de leur captation
du FDG. Dans cette indication, les différentes études disponibles
rapportent des sensibilités élevées, de 89 à 100 % (2, 3). La spécificité est plus variable, allant de 61 à 100 % selon les études, car
certaines lésions inflammatoires ou granulomateuses peuvent être
le siège d’une fixation plus ou moins intense du FDG (2, 3). Ces
lésions constituent la principale cause de faux positifs. Des faux
négatifs sont également possibles lorsque l’on considère des lésions
de petite taille (infracentimétriques). Il a été suggéré que les performances de la TEP varient en fonction du type histologique. Il
est vrai que les tumeurs bronchioalvéolaires ou les tumeurs carcinoïdes accumulent le FDG de façon moins intense que les autres
tumeurs bronchopulmonaires (1). Yap et al. ont même montré que
certaines tumeurs bronchioalvéolaires ne fixent pas le FDG, mais
il est important de préciser qu’il s’agit alors essentiellement de
lésions purement bronchioalvéolaires, sans caractère invasif (4).
Par ailleurs, plusieurs auteurs ont montré que l’intensité de la fixation du FDG au niveau d’une tumeur pulmonaire est un facteur pronostique, indépendamment de la taille ou de l’histologie (5).
Figure 1. Coupes coronales : distribution normale du 18-2 fluorodéoxyglucose (FDG). Il existe une importante fixation physiologique au niveau du
cerveau et du cœur. La fixation est plus faible au niveau du foie, de la rate ou de la moelle osseuse. Le traceur est éliminé par voie urinaire, ce qui
explique l’activité ici visible au niveau des reins et de la vessie.
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Bilan d’extension
Afin de déterminer la prise en charge thérapeutique la mieux
adaptée pour un cancer bronchopulmonaire, il est nécessaire de
procéder à un bilan d’extension précis et fiable. La fixation du
FDG n’étant pas spécifique d’un organe, ce traceur permet de
détecter des lésions tumorales quelles que soient leurs localisations. La TEP présente ainsi l’avantage de permettre en un seul
temps une exploration corps entier complète, à la recherche d’un
envahissement local, régional ou à distance (figure 2).
Dans le bilan d’extension intrathoracique, la TEP a une sensibilité et une spécificité élevées, allant respectivement de 73 à 100 %
et de 87 à 100 % selon les études considérées. La sensibilité reste
élevée même pour les ganglions faisant moins d’un centimètre
(6). Sur la base des résultats de la TEP, le staging ganglionnaire
est modifié avec raison dans au moins 30 % des cas (7, 8). Les
performances de la TEP comportent également une forte valeur
prédictive négative (87 à 97 %). En l’absence de fixation médiastinale, il est donc recommandé de proposer d’emblée une chirurgie curative. En revanche, l’existence de faux positifs (ganglions inflammatoires) impose une vérification histologique
préopératoire de toute fixation médiastinale (6).
Les métastases à distance, présentes au moment du diagnostic
initial dans 40 % des cas, sont bien détectées par la TEP. Cependant, alors que la TEP permet de déterminer avec certitude l’existence ou non d’un envahissement surrénalien, elle n’est pas indiquée pour la détection des localisations cérébrales en raison de
l’importante fixation physiologique du FDG au niveau du cerveau.
En ce qui concerne les localisations squelettiques, il faut noter que
la scintigraphie au FDG permet un diagnostic différentiel plus
aisé au niveau du squelette axial, les lésions dégénératives n’accumulant pas le FDG, contrairement aux lésions tumorales.
Compte tenu de l’utilité des informations fournies et de leurs
conséquences sur la prise en charge (notamment des gestes chirurgicaux inutiles évités), il a été clairement démontré que l’intégration de la TEP dans la prise en charge initiale d’un cancer bronchopulmonaire est une attitude économiquement justifiée (9-11).
Figure 2. Examen TEP au FDG chez un patient adressé pour le bilan
d’extension d’un cancer bronchopulmonaire non à petites cellules. Les
coupes coronales mettent en évidence : une volumineuse hyperfixation
du lobe supérieur droit (1) (le centre hypofixant est en rapport avec de la
nécrose) ; des adénopathies médiastinales latérotrachéales droites (2) ;
une lésion humérale gauche (3) et une atteinte surrénalienne droite (4).
La Lettre du Pneumologue - Volume VII - no 1 - janvier-février 2004
Lors du suivi, la TEP est également un examen très performant
pour confirmer ou infirmer une récidive. En effet, contrairement
aux examens morphologiques, ses performances ne sont pas altérées par les traitements préalables (chirurgie, chimiothérapie,
radiothérapie, etc.). La TEP au FDG permet en particulier de différencier une récurrence d’une fibrose, et cela très précocement
(12). Dans cette indication, Patz et al. ont montré que la sensibilité de la TEP est de 97 %, et surtout que sa spécificité est de 100 %,
alors que celle des examens morphologiques est faible (13).
Évaluation d’une réponse thérapeutique
Les études in vivo ont démontré que le taux de fixation du FDG
est très bien corrélé au nombre de cellules tumorales viables (14).
Cette constatation a ouvert une nouvelle perspective pour la TEP
au FDG, faisant de cette technique une méthode de choix pour
étudier les réponses thérapeutiques. Cette démarche plus récente
a déjà donné des résultats prometteurs. Il a en effet été constaté
que la diminution de la fixation du FDG est très bien corrélée à
la réponse tumorale, que ce soit après chimiothérapie d’induction ou radiothérapie (15, 16). Une diminution rapide d’une fixation du FDG en cours de traitement témoigne de l’efficacité du
traitement. Parfois, même en cas de réponse totale, il est possible
d’observer une fixation résiduelle de faible intensité. Celle-ci
témoigne alors d’une réaction inflammatoire du tissu sain périlésionnel. Pour éviter toute interférence avec les traitements, il est
donc préférable de réaliser la TEP deux à trois semaines après une
cure de chimiothérapie et un à trois mois après une irradiation.
PERSPECTIVES
Couplage anatomofonctionnel
À l’heure actuelle, le clinicien dispose de deux types d’outils
d’imagerie, les examens morphologiques (scanner et IRM en particulier) et les examens fonctionnels (médecine nucléaire et TEP),
ces examens étant très souvent complémentaires. En effet, même
si la TEP est un outil incontournable en oncologie, la localisation
anatomique précise des anomalies détectées reste très difficile.
Seule une lecture combinée des images scanner ou IRM et de la
TEP permet de savoir précisément à quelle structure anatomique
correspond une hyperfixation du FDG. À l’inverse, cette lecture
combinée permet de préciser si une lésion morphologique est
tumorale. La fusion des deux types de modalités est indéniablement un progrès, et des machines hybrides scanner X + TEP sont
maintenant disponibles, simplifiant le processus de fusion (les
deux acquisitions sont réalisées dans un même temps d’examen).
Optimisation des champs de radiothérapie
La TEP au FDG apporte des informations fonctionnelles sur
l’activité métabolique des tumeurs. Or, celles-ci ne sont pas strictement superposables aux anomalies morphologiques. Il a donc
été envisagé d’optimiser la définition des champs d’irradiation
en se basant sur les données de la TEP, cet examen étant plus
sensible et plus spécifique que le scanner. Les premières études
disponibles montrent que les données de la TEP devraient entraîner des modifications significatives des champs d’irradiation, les
réduisant pour certains patients (notamment en cas d’atélectasie
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en aval d’une tumeur) ou les augmentant lorsque la TEP met en
évidence un envahissement médiastinal en particulier (17, 18).
Cette nouvelle indication de la TEP au FDG mérite encore d’être
évaluée, et l’impact clinique d’une détermination des champs
d’irradiation sur la base des données de la TEP doit être mesuré.
Atteintes pleurales
Il faut enfin citer, parmi les indications en cours d’évaluation, le
diagnostic de malignité des lésions pleurales. Peu de résultats
sont disponibles à ce jour, mais il semble que la TEP puisse être
utile pour différencier des lésions bénignes asbestosiques peu
avides de FDG d’un mésothéliome. En cas d’épaississement ou
de plaques pleurales, il peut ainsi être proposé d’utiliser la TEP
pour guider un geste biopsique vers des lésions hyperfixantes ;
celui-ci sera alors plus souvent contributif (19). Une étude réalisée sur 28 patients a par ailleurs montré qu’une fixation intense
en cas de mésothéliome est un facteur de mauvais pronostic (20).
RÉALISATION D’UNE SCINTIGRAPHIE AU FDG
SUR LE PLAN PRATIQUE
Les indications les mieux documentées ayant d’emblée fait l’objet
d’une AMM sont :
– le diagnostic différentiel des nodules pulmonaires isolés ;
– le bilan d’extension des cancers du poumon non à petites cellules (exemple figure 2) ;
– la recherche de récidives et de métastases des cancers du poumon non à petites cellules.
Toutefois, cet examen étant très récent, il ne figure pas dans
l’actuelle nomenclature des actes médicaux (CDAM). La scintigraphie au 18FDG figure en revanche dans la classification commune des actes médicaux (CCAM) qui devrait entrer en vigueur
en 2004. Le coût de l’examen est actuellement de 950 €, intégralement pris en charge par la Sécurité sociale. Ce coût est élevé,
car la dose unitaire de FDG par patient est commercialisée actuellement au prix moyen de 450 €.
Le patient doit être à jeun le jour de l’examen. L’enregistrement
des images débute 60 minutes après l’injection du FDG et dure
30 à 45 minutes.
CONCLUSION
De nombreuses études cliniques ont montré que la TEP au 18FDG
a un rôle important à jouer dans l’évaluation des cancers du poumon. En France, cet examen devrait bientôt devenir plus accessible, une quarantaine de centres de médecine nucléaire ayant à
ce jour obtenu l’autorisation d’installer un appareillage adapté
pour la TEP.
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Autoévaluation
1. Quels sont les traceurs émetteurs de positons utilisables en pneumologie ?
2. Sont-ils spécifiques ?
3. Quelles sont les indications actuelles de la TEP en pneumologie ?
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Voir réponses p. 46
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