Radiométrie clinique

La radiométrie clinique consiste à mesurer la radioactivité de l'organisme entier ou partiel après l'introduction d'un radiopharmaceutique. En pratique clinique, on utilise généralement des radionucléides émetteurs gamma. Après l'introduction d'un radiopharmaceutique contenant un tel radionucléide, son rayonnement est capté par un détecteur à scintillation situé au-dessus de la partie correspondante du corps du patient. Les résultats de l'étude sont généralement présentés sur un tableau lumineux sous forme de nombre d'impulsions enregistrées sur une période donnée ou de taux de comptage (en impulsions par minute). En pratique clinique, cette méthode n'est pas très importante. Elle est généralement utilisée lorsqu'il est nécessaire d'identifier et d'évaluer l'incorporation de radionucléides lors d'une pénétration accidentelle dans le corps humain, par négligence ou lors de catastrophes.

Une méthode plus intéressante est la radiométrie corps entier. Cette méthode consiste à placer une personne dans une chambre spéciale à faible bruit de fond contenant plusieurs détecteurs à scintillation spécialement orientés. Cela permet d'enregistrer le rayonnement radioactif de tout le corps, dans des conditions d'influence minimale du bruit de fond radioactif naturel, qui, comme on le sait, peut être très élevé à certaines zones de la surface terrestre. Si, lors de la radiométrie, une partie du corps (organe) est recouverte d'une plaque de plomb, la contribution de cette partie (ou de l'organe situé sous la plaque) à la radioactivité globale de l'organisme peut être évaluée. Il est ainsi possible d'étudier le métabolisme des protéines, des vitamines et du fer, et de déterminer le volume d'eau extracellulaire. Cette méthode est également utilisée pour examiner les personnes présentant une incorporation accidentelle de radionucléides (en remplacement de la radiométrie clinique conventionnelle).

Les radiomètres automatisés sont utilisés pour la radiométrie en laboratoire. Ils disposent de tubes à essai contenant des matières radioactives sur un convoyeur. Sous le contrôle d'un microprocesseur, les tubes à essai sont automatiquement introduits dans le compteur à puits; une fois la radiométrie terminée, les tubes à essai sont automatiquement changés. Les résultats des mesures sont calculés par ordinateur et, après un traitement approprié, envoyés à une imprimante. Les radiomètres modernes effectuent automatiquement des calculs complexes et le médecin reçoit des informations claires, par exemple sur la concentration d'hormones et d'enzymes dans le sang, indiquant la précision des mesures effectuées. Si le volume de travail en radiométrie de laboratoire est faible, des radiomètres plus simples sont utilisés, avec déplacement manuel des tubes à essai et radiométrie manuelle, en mode non automatique.

Le diagnostic radionucléide in vitro (du latin vitrum, « verre », car toutes les études sont réalisées en éprouvette) fait référence à la microanalyse et se situe à la frontière entre la radiologie et la biochimie clinique. Il permet de détecter la présence de diverses substances d'origine endogène et exogène dans les fluides biologiques (sang, urine), présentes en concentrations négligeables, voire, comme le disent les chimistes, en voie de disparition. Ces substances comprennent les hormones, les enzymes, les médicaments administrés à des fins thérapeutiques, etc.

Dans diverses maladies, comme le cancer ou l'infarctus du myocarde, des substances spécifiques apparaissent dans l'organisme. On les appelle marqueurs (de l'anglais mark). Leur concentration est aussi négligeable que celle des hormones: il s'agit de molécules individuelles dans 1 ml de sang.

Toutes ces études, uniques par leur précision, peuvent être réalisées grâce à l'analyse radioimmunologique, développée en 1960 par les chercheurs américains S. Berson et R. Yalow, qui reçurent ensuite le prix Nobel pour ces travaux. Sa large application en pratique clinique marqua une avancée révolutionnaire dans la microanalyse et le diagnostic par radionucléides. Pour la première fois, les médecins eurent l'occasion, et une occasion bien réelle, de décrypter les mécanismes de développement de nombreuses maladies et de les diagnostiquer à leurs stades les plus précoces. Endocrinologues, thérapeutes, obstétriciens et pédiatres ressentirent de manière particulièrement visible l'importance de cette nouvelle méthode.

Le principe de la méthode radioimmunologique consiste en une liaison compétitive des substances marquées stables et similaires souhaitées avec un système récepteur spécifique.

Pour réaliser une telle analyse, des ensembles standard de réactifs sont produits, chacun étant conçu pour déterminer la concentration d’une substance particulière.

Comme le montre la figure, le système de liaison (généralement des anticorps spécifiques ou un antisérum) interagit simultanément avec deux antigènes: l'un est l'antigène recherché, l'autre son analogue marqué. On utilise des solutions dans lesquelles l'antigène marqué contient toujours plus d'anticorps. Dans ce cas, une véritable lutte se joue entre les antigènes marqués et non marqués pour la liaison aux anticorps. Ces derniers appartiennent aux immunoglobulines de classe G.

Ils doivent être hautement spécifiques, c'est-à-dire réagir uniquement avec l'antigène étudié. Les anticorps n'acceptent que des antigènes spécifiques sur leurs sites de liaison ouverts, et en quantités proportionnelles au nombre d'antigènes. Ce mécanisme est décrit au sens figuré comme le phénomène de « serrure et clé »: plus la teneur initiale en antigène recherché est élevée dans les solutions réactives, moins l'analogue radioactif de l'antigène sera capturé par le système de liaison et plus sa portion restera libre.

Parallèlement à la détermination de la concentration de la substance recherchée dans le sang du patient, dans les mêmes conditions et avec les mêmes réactifs, une étude de sérums standards présentant une concentration précisément déterminée de l'antigène recherché est réalisée. À partir du rapport des radioactivités des composants mis en réaction, une courbe d'étalonnage est construite, reflétant la dépendance de la radioactivité de l'échantillon à la concentration de la substance étudiée. Ensuite, en comparant la radioactivité des échantillons prélevés sur le patient à la courbe d'étalonnage, la concentration de la substance recherchée dans l'échantillon est déterminée.

L'analyse in vitro des radionucléides a commencé à être qualifiée de radioimmunologique, car elle repose sur l'utilisation de réactions immunologiques antigène-anticorps. Cependant, d'autres types d'études in vitro ont été développés ultérieurement, similaires par leur objectif et leur méthodologie, mais différant sur certains points. Ainsi, si un anticorps est utilisé comme substance marquée, et non un antigène, l'analyse est dite immunoradiométrique; si des récepteurs tissulaires sont utilisés comme système de liaison, on parle d'analyse des radiorécepteurs.

L’étude in vitro des radionucléides comprend 4 étapes.

• La première étape consiste à mélanger l'échantillon biologique analysé avec les réactifs du kit contenant l'antisérum (anticorps) et un système de liaison. Toutes les manipulations des solutions sont réalisées à l'aide de micropipettes semi-automatiques spéciales; dans certains laboratoires, elles sont réalisées à l'aide de machines.
• La deuxième étape est l'incubation du mélange. Elle se poursuit jusqu'à l'atteinte de l'équilibre dynamique: selon la spécificité de l'antigène, sa durée varie de quelques minutes à plusieurs heures, voire plusieurs jours.
• La troisième étape consiste à séparer les substances radioactives libres et liées. Pour ce faire, on utilise les sorbants disponibles dans le kit (résines échangeuses d'ions, charbon, etc.), qui précipitent les complexes antigène-anticorps plus lourds.
• La quatrième étape consiste à effectuer la radiométrie des échantillons, à établir des courbes d'étalonnage et à déterminer la concentration de la substance recherchée. Toutes ces opérations sont réalisées automatiquement à l'aide d'un radiomètre équipé d'un microprocesseur et d'une imprimante.

Comme on peut le voir ci-dessus, l'analyse radioimmunologique repose sur l'utilisation d'un marqueur antigénique radioactif. Cependant, d'autres substances peuvent en principe servir de marqueurs antigéniques ou anticorps, notamment des enzymes, des luminophores ou des molécules hautement fluorescentes. C'est la base de nouvelles méthodes de microanalyse: immunoenzyme, immunoluminescente et immunofluorescente. Certaines d'entre elles sont très prometteuses et concurrencent la recherche radioimmunologique.

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