Historiquement, le PET est la modalité de choix pour l’étude fonctionnelle du cerveau, car elle permet de révéler des lésions pré-dysmorphiques ou situées dans des zones trop hétérogènes pour permettre une analyse purement structurelle. C’est un outil de diagnos- tic, voire parfois de diagnostic précoce ou différentiel. Nous allons ici détailler quelques exemples possibles d’exploitation du PET dans le domaine de la neurologie, notamment l’étude des maladies neurodégénératives et de l’épilepsie.
1.1.1 Maladies neurodégénératives
Les maladies neurodégénératives regroupent toute une famille de maladies, dont les plus connues sont la maladie d’Alzheimer, la maladie de Parkinson et la démence à corps de Lewy. Ces maladies sont généralement diagnostiquées à l’aide d’outils d’imagerie structurelle (CT ou IRM). Mais un examen PET, grâce à son caractère fonctionnel, peut fournir des informations supplémentaires voire complémentaires pour de telles pathologies.
Exemples de diagnostic : Parkinson et Alzheimer
La maladie de Parkinson se caractérise par une baisse du nombre de neurones dopa- minergiques dans la pars compacta de la substantia nigra (également appelée substance noire). En conséquence, on peut observer un déficit de dopamine dans ces région du cer- veau pour un patient atteint de la maladie de Parkinson. Le traceur 18F-DOPA permet
de cartographier la capacité de stockage de dopamine, et donc de visualiser un potentiel déficit lié à la maladie de Parkinson. La fixation de la 18F-DOPA, en relation avec la perte de neurones dopaminergiques, permet non seulement de diagnostiquer la maladie de Parkinson, mais également d’effectuer un diagnostic différentiel entre la maladie de Parkinson et les syndrômes extrapyramidaux.
La maladie d’Alzheimer est caractérisée par une baisse du métabolisme dans plusieurs zones du cerveau (principalement les lobes temporal, pariétal et postérieur). La baisse de métabolisme serait causée par une combinaison de perte de neurones et d’une activité synaptique réduite [ Salmon et al. 1996 ]. Cette baisse du métabolisme se caractérise notamment par une baisse de consommation de glucose. Un examen PET avec traceur
18F-FDG permet alors de détecter une telle baisse de métabolisme. Une étude sur 138
patients ayant des symptomes de démence a été menée, avec étude histologique post- mortem, tous ayant passé un examen PET au 18F-FDG. Sur cette cohorte, l’examen PET au 18F-FDG a permis de détecter la maladie d’Alzheimer avec une sensibilité
de 94 % (sensibilité = vrai positif + faux négatifvrai positif ) et une spécificité de 73 % (spécificité =
vrai négatif
vrai négatif + faux positif) [ Silverman et al. 2001 ].
Exemple de diagnostic différentiel : Parkinson et démence à corps de Lewy
Plus récemment, des protocoles de recherche avec du11C-PIB, ont montré une bonne
discrimination entre la maladie de Parkinson et la démence à corps de Lewy, à plus de 80 % [ Edison et al. 2008 ]. Le 11C-PIB se fixe avec une forte affinité sur la plaque amyloïde. Ce traceur va cartographier la distribution de β-amyloïde, un peptide néfaste pour le fonctionnement du cerveau, qui complique la transmission synaptique entre neurones. C’est un traceur spécifique d’une charge en β-amyloïde accrue, mais pas de la maladie de Parkinson, ce qui permet de discriminer cette pathologie de la démence à corps de Lewy. Néanmoins, la courte demi-vie liée au 11C complique l’utilisation clinique large et aisée d’un tel traceur.
Exemple de diagnostic précoce
D’autres traceurs sont en développement, sur le même principe. En particulier le18F- Florbetapir a récemment été testé sur une cohorte de 15 individus ayant les symptômes de la maladie d’Alzheimer, et 74 individus sains. Ce traceur a montré une sensibilité de 96 % et une spécificité de 100 % [ Clark et al. 2011 ].
1.1.2 Bilan préopératoire d’une épilepsie pharmacorésistante
L’épilepsie est souvent traitée par thérapie médicamenteuse. Néanmoins, une résis- tance est parfois observée, on parle alors de pharmacorésistance. Alors il est parfois pos- sible d’effectuer une chirurgie curative, pour pallier ce problème. Néanmoins, cela demande certaines précautions et des vérifications préopératoires. Il faut notamment pouvoir déli- miter la partie du cerveau responsable des épilepsies, et s’assurer que ce sont des crises partielles (une région localisée du cerveau) et non généralisées (les deux hémisphères du cerveau). En cas de crise partielle, l’IRM permet en général de localiser la zone du cerveau en cause [ Tai et Piccini 2004 ]. Seulement, dans 20 à 30 % des cas, l’IRM s’avère normale, ne permettant donc pas de connaître la région du cerveau en cause [ Duncan 1997 ]. Une alternative est alors l’imagerie PET, qui est actuellement indiquée dans l’évaluation pré- opératoire des épilepsies partielles pharmacorésistantes.
Le traceur11C-Flumazenil (11C-FMZ), avec recoupement d’information à l’aide d’élec- troencéphalographie (EEG) [ Tai et Piccini 2004 ], a montré des résultats encourageants. Une étude a été menée en 2002 sur 18 patients atteints d’épilepsie et montrant une IRM normale. Tous ont suivi un protocole d’imagerie PET avec11C-FMZ. Sur les 18 patients, 16 ont montré une fixation anormale du traceur, et 7 d’entre eux ont montré des résultats concordants avec l’EEG [ Hammers et al. 2002 ]. Des études avec du 18F-FDG sont éga- lement en évaluation [ Chassoux et al. 2010 ]. Dans ces cas, un examen PET semble donc contribuer à améliorer les résultats chirugicaux.
1.2 Cardiologie
L’imagerie PET est également utilisée pour le diagnostic ainsi que le pronostic en cardiologie. On distingue principalement deux applications où l’imagerie PET est utilisée : la perfusion myocardique et la viabilité myocardique. Cette partie a été guidée par les discussions privées avec Samuel Burg.
1.2.1 Perfusion myocardique
La perfusion myocardique sert à évaluer l’apport sanguin dans le muscle cardiaque. Cela a notamment pour objectif de diagnostiquer la maladie coronarienne, qui a pour conséquence de mal irriguer le cœur en sang.
En pratique, le protocole est scindé en deux étapes [ Ghosh et al. 2010 ]. Une première étape d’examen au repos, une seconde étape d’examen sous effort. Le traceur utilisé est généralement le82Rb, qui a une très courte demi-vie. Le patient est donc injecté en82Rb, puis subit un premier examen PET, avec image du myocarde. Ensuite, le patient est soumis à un effort physique (ou un effort pharmacologique en cas de contre-indication), puis subit un second examen PET avec image du myocarde.
En découlent alors des images qui caractérisent le flux sanguin du cœur, au repos et sous effort. Trois cas de figures peuvent alors se présenter :
– Un myocarde normal montre alors des images de fixation uniformes à la fois au repos et sous effort.
– Dans le cas d’une ischémie, on observe une baisse de la fixation sous effort, mais pas au repos. On parle d’anomalie réversible.
– Enfin, si il y a baisse de fixation à la fois au repos et sous effort, on parle de d’anomalie irréversible.
Figure II.1 – Résultat d’examen au 82Rb, avec une ligne sous effort, une ligne au repos. On
observe une fixation très réduite en stress, signe d’une ischémie [ Ghosh et al. 2010 ]
Un exemple d’ischémie est montré en Figure II.1. On observe une fixation sévèrement réduite sous effort, largement plus élevée au repos, qui serait donc signe d’ischémie de l’artère antérieure gauche descendante.
Une étude de 2006 sur une centaine de patients a été menée, avec diagnostics de médecins expérimentés sur des images PET sans connaissance d’informations cliniques supplémentaires. Le diagnostic clinique était connu mais non divulgué aux médecins. Cette étude avait pour but de déterminer la précision avec laquelle un médecin expérimenté donne un bon diagnostic à l’aide d’une image PET. Dans 93 % des cas, le praticien a donné le bon diagnostic, à l’aide des seules informations d’image PET (contre 73 % de bon diagnostics pour des images SPECT) [ Bateman et al. 2006 ].
L’une des limites de ce procédé est dans le cas d’anomalie irréversible. En effet, dans une telle situation, la baisse de flux sanguin peut être signe de nécrose, ou simplement d’hi- bernation. Afin de discriminer entre ces deux possibilités, un test de viabilité myocardique est alors nécessaire.
1.2.2 Viabilité myocardique
L’examen de viabilité myocardique permet quant à lui d’évaluer l’état de santé du myocarde. Après un infarctus, ou une maladie du cœur en général, le muscle peut être en partie nécrosé. Il est alors utile d’effectuer un tel diagnostic pour évaluer l’étendue des lésions, et si le patient a éventuellement besoin d’un pontage coronarien ou d’autres types d’interventions.
Le protocole commence de la même façon qu’un protocole de perfusion myocardique, avec injection de82Rb et examen PET au repos. Puis une injection de18F-FDG est effec- tuée. Après une période de fixation d’environ une heure (selon les services hospitaliers), un nouvel examen PET est alors effectué. Il y a alors quatre cas potentiels, qui peuvent se résumer de la façon suivante [ Ghosh et al. 2010 ] :
– Perfusion et viabilité préservées : zone viable
– Perfusion diminuée et viabilité préservée : zone en hibernation – Perfusion et viabilité diminuées : zone nécrosée
– Perfusion préservée et viabilité diminuée : métabolisation du glucose altérée Dans le cas d’une perfusion diminuée et viabilité préservée, une revascularisation est possible. Il a été montré que si l’hibernation est présente pour une petite proportion du myocarde (<7 %) les risques de complications sont peu élevés [ D’Egidio et al. 2009 ]. Dans le cas de perfusion préservée et viabilité diminuée, on peut supposer différentes causes, comme par exemple la sidération myocardique, mais demande généralement plus d’investigations. Un exemple d’images obtenues à l’aide d’un examen de viabilité est
Figure II.2 – Résultat d’examen de viabilité. En haut la perfusion au 82Rb au repos, au milieu
la viabilité au18F-FDG, en bas les images fusionnées. On observe une perfusion diminuée et une viabilité préservée (forte fixation du18F-FDG), indiquant une hibernation [ Ghosh et al. 2010 ]
illustré en Figure II.2. Dans cet exemple, le myocarde semble montrer une hibernation, selon les critères définis plus haut.
L’imagerie PET est donc une modalité de choix en cardiologie, pour diagnostiquer tant un problème de perfusion myocardique que la viabilité du myocarde, grâce à ses différentes traceurs.