Première validation de la nouvelle technologie PRI : les médicaments TEP existants peuvent imager le microenvironnement tissulaire

6 août 2026, l'équipe de recherche conjointe de l'École supérieure d'ingénierie de l'Université de Tokyo et de l'Université de York au Royaume-Uni a annoncé avoir établi un nouveau principe d'imagerie géométrique exploitant la désintégration à trois photons du positron, et avoir validé pour la première fois avec succès la technologie d'imagerie par rapport de positronium (PRI). Cette méthode peut être combinée aux traceurs TEP cliniques existants et offre potentiellement un nouveau moyen d'observer le microenvironnement tissulaire en imagerie de médecine nucléaire.

Concept d'imagerie de médecine nucléaire de nouvelle génération exploitant la désintégration positron-3 photons

Actuellement, la TEP clinique repose principalement sur le processus d'annihilation à deux photons du positron pour visualiser la distribution et l'accumulation des médicaments dans l'organisme, mais elle capture de manière limitée les informations sur le microenvironnement, telles que l'hypoxie tissulaire, liées au degré de malignité des maladies. Les recherches antérieures sur l'imagerie de la durée de vie moyenne du positronium nécessitaient généralement le développement de radiopharmaceutiques spéciaux, ce qui constituait une limitation importante pour les applications pratiques.

Schéma du principe d'imagerie à trois photons

Résultats d'imagerie lors du mélange d'eau et de matériau poreux (XAD-4) avec du 18F-FDG.

(a) Image TEP conventionnelle à deux photons, (b) image à trois photons, (c) première image mondiale de rapport d'atténuation (reproduit de l'article)

Dans cette étude, l'équipe s'est concentrée sur le rapport entre la désintégration à trois photons et la désintégration à deux photons, et a exploité la symétrie géométrique de conservation de l'énergie et de la quantité de mouvement satisfaite par la désintégration à trois photons pour simplifier le problème complexe de reconstruction d'image en une équation quadratique pouvant être traitée analytiquement. Les chercheurs ont également développé un système de mesure des rayons gamma composé de réseaux de scintillateurs GAGG à haute résolution et de réseaux de photodétecteurs à photomultiplicateurs en silicium (SiPM), compatible avec les scanners TEP cliniques et offrant une résolution énergétique élevée.

Lors des expériences, l'équipe de recherche a utilisé le traceur TEP existant fluorodésoxyglucose (18F-FDG) pour imager un échantillon mélangé d'eau et de matériau poreux XAD-4. Les résultats ont montré une augmentation nette du rapport de positronium dans le matériau poreux, permettant à l'équipe d'obtenir une image du rapport de désintégration à trois photons et de réaliser la première validation du principe de la PRI.

L'équipe de recherche a indiqué que la technologie PRI peut observer de manière non invasive les informations sur le microenvironnement interne d'organismes ou de matériaux, telles que la taille des pores et l'état d'hypoxie, sans exposition supplémentaire aux rayonnements. Cette technologie pourrait à l'avenir être utilisée pour évaluer l'hypoxie des tumeurs cancéreuses, déterminer la résistance aux traitements, et soutenir la détection précoce de maladies telles que la maladie d'Alzheimer.

De plus, la PRI présente une certaine compatibilité avec l'orientation théranostique. L'équipe de recherche a proposé que, si des radionucléides possédant un potentiel à la fois diagnostique et thérapeutique, tels que le 64Cu, étaient combinés aux technologies TEP et PRI, il serait possible à l'avenir de quantifier simultanément l'état métabolique et l'environnement hypoxique au cours du traitement des tumeurs, fournissant ainsi davantage de preuves d'imagerie pour la médecine personnalisée. La recherche associée, intitulée « Faire progresser la technologie TEP par l'imagerie directe de la désintégration à trois photons à l'aide d'émetteurs de positrons purs », a été publiée dans *Communications Physics*.