Deux nucléides sur une même page
Le technétium 99m et le technétium 99 sont les mêmes 43 protons et 56 neutrons. Le m signifie métastable : le noyau retient une énergie supplémentaire et la libère sous forme de rayon gamma, devenant du technétium 99 ordinaire sans changer d’élément.
⚠️ L’isotope médical est le 99m, et il n’a pas de page propre ici parce que sa période de six heures passe sous le seuil retenu pour décider quels nucléides en reçoivent une. Ce en quoi il se transforme, lui, en a une. Les deux sont donc traités ensemble — ce qui correspond à la réalité, puisque tout 99m présent chez un patient devient du 99 en un jour.
Un élément qui ne devrait pas exister
Le technétium n’a aucun isotope stable. L’élément 43 se trouve au milieu du tableau, entouré de métaux ordinaires, et tous ses nucléides se désintègrent.
La raison tient à une particularité de structure nucléaire connue sous le nom de règle de Mattauch : un élément à nombre impair de protons coincé entre deux voisins stables n’a nulle part où se poser. Le prométhium, à 61, est le seul autre cas.
La case du tableau de Mendeleïev est donc restée vide soixante-dix ans, et les découvertes annoncées se sont toutes révélées fausses. Carlo Perrier et Emilio Segrè l’ont enfin fabriqué en 1937 en bombardant du molybdène avec des deutons à Berkeley — premier élément produit artificiellement, ce que son nom enregistre.
⚠️ Il existe un peu de technétium naturel, formé par fission spontanée de l’uranium dans les minerais, à des concentrations de l’ordre du nanogramme par kilogramme. Pas de quoi être trouvé le premier.
Pourquoi il convient si bien à l’imagerie
Le technétium 99m émet un unique rayon gamma à 140 kiloélectronvolts, et rien d’autre.
Chaque terme compte. L’énergie est assez élevée pour sortir du corps et atteindre la caméra, assez basse pour être arrêtée par un collimateur et donner une image nette. Il n’y a pas de particule bêta, si bien que le patient n’absorbe aucune dose provenant d’un rayonnement que la caméra ne peut pas utiliser.
La période de six heures correspond à une journée de travail. Assez pour livrer, préparer, injecter et examiner ; assez courte pour qu’il ne reste presque rien le lendemain.
⚠️ Et la chimie du technétium est remarquablement accommodante. Il forme des composés stables dans plusieurs états d’oxydation, ce qui permet de le fixer à des molécules qui vont à l’os, au rein, au muscle cardiaque, au poumon ou à la thyroïde. Un seul isotope, une dizaine d’examens différents selon ce à quoi on l’attache.
La vache dans le placard
Six heures, c’est trop court pour expédier. Une dose fabriquée en réacteur le lundi aurait disparu avant d’atteindre un hôpital le mercredi.
La solution est d’expédier le parent. Le molybdène 99 a une période de 66 heures et se transforme en technétium 99m, si bien qu’un générateur — une colonne blindée d’alumine sur laquelle le molybdène est fixé — continue de produire du technétium frais en restant sur son étagère.
Un technicien fait passer du sérum physiologique sur la colonne : le technétium part avec, le molybdène reste. L’appareil s’appelle une vache et l’opération la traite, et un hôpital peut la traire quotidiennement une semaine environ avant de la remplacer.
⚠️ L’élégance tient à ce que le difficile se passe dans un réacteur à des milliers de kilomètres et des semaines plus tôt, tandis que l’isotope qui atteint le patient a été fabriqué il y a une heure dans un placard.
Les cinq réacteurs
Le molybdène 99 s’obtient en fissionnant des cibles d’uranium dans un réacteur de recherche. Pendant des décennies, cinq réacteurs ont alimenté l’essentiel du monde : NRU au Canada, HFR aux Pays-Bas, BR2 en Belgique, OSIRIS en France, SAFARI-1 en Afrique du Sud.
Tous sauf un dataient des années 1950 ou 1960.
En 2009, NRU s’arrête pour réparation après la découverte d’une fuite. HFR était déjà à l’arrêt pour son propre entretien. À eux deux ils fournissaient plus de la moitié du monde, et la pénurie a duré jusqu’en 2010.
Des examens ont été reportés et annulés dans toute l’Europe et l’Amérique du Nord. L’imagerie cardiaque et osseuse a été la plus touchée, faute d’alternatives aussi informatives ou aussi abordables.
⚠️ La réponse a été lente. OSIRIS, à Saclay, a été arrêté définitivement en 2015 ; NRU en 2018. Le réacteur Jules Horowitz de Cadarache, censé prendre le relais français, accumule retards et surcoûts depuis plus de quinze ans. La chaîne repose toujours sur une poignée d’installations vieillissantes pour un isotope employé dans des dizaines de millions d’actes par an.
Ce qui reste après
Le technétium 99m se transforme en technétium 99, dont la période est de 211 000 ans.
Pour le patient cela ne change rien — la quantité est infime et s’élimine en quelques jours. Pour la gestion des déchets, si. Le technétium 99 est l’un des produits de fission à vie longue présents dans le combustible usé et dans les effluents des usines de retraitement, et il est mobile dans les eaux souterraines sous sa forme chimique habituelle.
⚠️ L’isotope presque idéal pour la médecine laisse donc derrière lui celui qui embarrasse le stockage. Les quantités venues des hôpitaux sont dérisoires à côté de celles du retraitement, mais c’est le même nucléide aux deux bouts.