Optimisation des paramètres de quantification en imagerie TEP pour le diagnostic

Les tumeurs endocrines (TE) sont définies comme les tumeurs issues du système endocrinien incluant diverses glandes (thyroïde, surrénales, parathyroïdes, hypophyse, pancréas) mais également des tissus du système neuroendocrinien. La découverte d’une tumeur endocrine peut survenir de multiples manières. Les manifestations cliniques des TE peuvent être le résultat d’un syndrome sécrétant, spécifique de la glande atteinte, mais aussi d’un syndrome compressif en rapport avec la croissance tumorale et la compression du tissu sain avoisinant. En cas de malignité, la découverte peut être liée aux conséquences de l’invasion loco-régionale ou à l’expression de la maladie métastatique. Enfin, cette découverte peut être fortuite : les incidentalomes sont de plus en plus fréquents en raison de l’utilisation généralisée des techniques d’imagerie, en particulier pour la thyroïde, les glandes surrénales, le pancréas et l’hypophyse.

Depuis plusieurs décennies, la médecine nucléaire a pris une place importante dans le diagnostic et la prise en charge des TE. Pendant de nombreuses années, l’imagerie planaire et la tomographie à émission monophotonique (TEMP) étaient les seules modalités d’examen permettant d’évaluer les TE avec des performances diagnostiques inégales en fonction du type de tumeurs explorées [Bergeret et al. 2019].

Au cours des 20 dernières années, l’apparition de la tomographie par émission de positon (TEP) et plus récemment de la TEP couplée à une tomodensitométrie (TEP/TDM) a été une révolution dans le domaine de la cancérologie. La TEP est devenue une modalité d’imagerie non invasive permettant l’évaluation quantitative in vivo de biomarqueurs moléculaires et physiologiques chez des sujets sains et en pathologie [Zaidi et al. 2014]. Son développement a stimulé la recherche dans le domaine plus spécifique des TE et a donné lieu au développement de nouveaux traceurs radioactifs, dont certains sont maintenant largement utilisés en routine clinique [Bergeret et al. 2019]. En effet les TE peuvent être responsables de la sécrétion d’hormones et/ou de leurs précurseurs. Elles peuvent également exprimer des récepteurs et des transporteurs et enfin communiquent par des signaux de signalisation endocrinien, autocrine, paracrine et neuroendocrinien. L’imagerie en médecine nucléaire, en exploitant certaines de ces caractéristiques, permet non seulement de localiser une tumeur endocrine, mais révèle également des informations importantes sur le fonctionnement tumoral et permet l’exploration des voies métaboliques spécifiques [Dudczak et al. 2010 ; Taieb et al. 2017]. Les informations fournies par la TEP/TDM et leurs implications dépendent cependant du type de tumeur explorée.

QUANTIFICATION EN IMAGERIE TEP

Principe de l’imagerie TEP/TDM

L’imagerie TEP/TDM est une imagerie multimodale combinant la tomographie par émission de positon et une tomodensitométrie. La TEP est basée sur l’utilisation d’un isotope radioactif émetteur de positon (11C, 13N, 15O, 18F, 68Ga…). L’isotope radioactif en se désintégrant émet un positon qui va à son tour rencontrer un électron du milieu, produisant une réaction d’annihilation avec l’émission de deux photons à 180°±0.6°. Ces deux photons seront alors détectés simultanément par la camera TEP par une couronne de détecteurs à scintillation. Un système de collimation électronique permet alors d’identifier les photons appariés appelés coïncidences. Les coïncidences sont ensuite stockées sous la forme d’un sinogramme ce qui permettra par la suite la reconstruction des coupes tomographiques.

Le radiotraceur (ou radiopharmaceutique) utilisé (18FDG, 68Ga-DOTATOC, etc) est la combinaison d’un isotope radioactif émetteur de positon et d’un vecteur (molécule vectrice) intervenant dans le métabolisme d’un tissu/d’une lésion donné(e).

Quantification en imagerie TEP

Pourquoi quantifier ?

La lecture des images TEP/TDM par le médecin nucléaire se fait majoritairement de façon qualitative et consiste en une analyse visuelle se basant sur les différences de contraste entre la lésion et les tissus sains avoisinants. Elle permet de repérer et de localiser des fixations pathologiques au sein des différentes régions anatomiques explorées. Cependant cette analyse demeure limitée car peu reproductible et est déconseillée dans le contexte du suivi thérapeutique pour la plupart des localisations.

L’analyse quantitative ou quantification a pour objectif d’établir une relation entre la concentration d’activité dans un tissu d’intérêt et les paramètres fonctionnels sous jacents représentant le métabolisme ou les processus biologiques intracellulaire au sein d’une lésion [Zaidi et al. 2014]. Pour quantifier la fixation d’une tumeur, de nombreux paramètres quantitatifs ont été développés. L’utilisation de ces paramètres va pouvoir se faire dans différentes indications. En prenant l’exemple de la 18FDG TEP/TDM où son accumulation cellulaire représente un reflet du métabolisme énergétique des cellules, il peut s’agir d’un :
– Intérêt diagnostique sur le principe que les lésions bénignes sont généralement moins fixantes que les lésions malignes [Groussin et al. 2009 ; Deandreis et al. 2012].
– Intérêt pronostique sur le principe que les lésions ayant une fixation importante du radiotraceur seront de moins bon pronostic que les lésions moins fixantes [Abgral et al. 2010 ; Ambrosini et al. 2010 ; Garin et al. 2009]. La caractérisation d’une lésion de mauvais pronostic pourrait alors impliquer éventuellement des conduites thérapeutiques différentes.
– Intérêt en évaluation thérapeutique précoce dans le cadre du suivi avant l’apparition d’une réponse morphologique par exemple.

Table des matières

CHAPITRE 1 : INTRODUCTION
CHAPITRE 2 : ETAT DE L’ART
I. QUANTIFICATION EN IMAGERIE TEP
A. Principe de l’imagerie TEP/TDM
B. Quantification en imagerie TEP
1. Pourquoi quantifier ?
2. Comment quantifier ?
C. Imagerie TEP et prise en charge des tumeurs endocriniennes : principaux traceurs utilisés en endocrinologie
1. 18FDG
2. 18F-FDOPA
3. 18F-Choline
DOTA peptides : analogues de somatostatine marqués au 4. 68Ga
II. PROBLEMATIQUES D’ACTUALITE DANS LA PRISE EN CHARGE DES TUMEURS ENDOCRINES
A. INCIDENTALOMES THYROIDIENS FOCAUX FIXANT EN 18FDG-TEP/TDM
1. Définition et épidémiologie
2. Etiologies des ITf
3. Recommandations de prise en charge
Apport de la quantification en 4. 18FDG-TEP/TDM dans les ITf
B. TUMEURS SURRENALIENNES ET 18FDG-TEP/TDM
1. Définition et épidémiologie
2. Etiologies
3. Prise en charge
Quantification et tumeurs surrénaliennes en 18 4. FDG-TEP/TDM
C. 68GA-DOTATOC-TEP/TDM DANS LE BILAN DIAGNOSTIQUE, PRONOSTIQUE
ET THERAPEUTIQUE DES TUMEURS NEUROENDOCRINES BIEN DIFFERENCIEES
1. Epidémiologie
2. Terminologie et classifications : différenciation, grade et stade
3. Génétique
4. Présentation clinique et mode de découverte
5. Explorations biologiques
6. Explorations morphologiques
7. Facteurs pronostiques
8. Hétérogénéité des TNE
9. Prise en charge thérapeutique
10. Place de l’imagerie TEP pour la caractérisation des TNE
Quantification tumorale en TEP/TDM aux 11. 68Ga-DOTApeptides : intérêts et
limites actuelles
CHAPITRE 3 : ETUDES
I. ANALYSE MULTI-PARAMETRIQUE EN 18FDG-TEP/TDM DES
INCIDENTALOMES THYROÏDIENS
A. ETUDE PRELIMINAIRE : Prévalence et taux de malignité des ITf fixant au
18FDG-TEP/TDM : résultats d’une étude prospective
1. Rationnel
2. Matériels et méthodes
3. Résultats
4. Discussion
5. Article
B. ETUDE 1 : Valeur diagnostique des paramètres semi-quantitatifs et d’une échelle à
5 points dans le diagnostic de malignité des ITf fixant au 18FDG-TEP/TDM
1. Rationnel
2. Matériel et méthodes
3. Résultats
4. Discussion
5. Article
C. CASE REPORT 1 : piège diagnostique = Evolution trompeuse d’un ITf vers un ITd
mimant une thyroïdite bénigne
1. Présentation du cas clinique
2. Discussion
3. Article
II. ANALYSE MULTI-PARAMETRIQUE EN 18FDG-TEP/TDM DES TUMEURS
SURRENALIENNES
A. ETUDE 2 : Valeur diagnostique des indices de texture dans le diagnostic de
malignité des tumeurs surrénaliennes fixant en 18FDG-TEP/TDM
1. Rationnel
2. Matériel et méthodes
3. Résultats
4. Discussion
5. Article
III. ANALYSE MULTI-PARAMETRIQUE EN 68Ga-DOTATOC-TEP/TDM DES
TUMEURS NEUROENDOCRINES
A. Protocole GAPET-NET : « Intérêt pronostique d’une acquisition dynamique TEP
corps entier en imagerie TEP/TDM au 68Ga-DOTATOC pré-thérapeutique des tumeurs
neuroendocrines »
1. Introduction
2. Matériel et méthodes
B. ETUDE 3 : Faisabilité d’une acquisition dynamique corps entier en 68GaDOTATOC-TEP/TDM
1. Rationnel
2. Matériels et méthodes
3. Résultats
4. Discussion
5. Articles
C. ETUDE 4 : Intérêt d’une acquisition dynamique corps entier pour différencier les
TNE pancréatiques des fixations physiologiques de l’uncus pancréatique en 68GaDOTATOC TEP/TDM
D. ETUDE 5 : Comparabilité des paramètres quantitatifs issus des acquisitions 68GaDOTATOC-TEP/TDM et 177Lu-DOTATATE-TEMP/TDM
CHAPITRE 4 : DISCUSSION ET PERSPECTIVES
CONCLUSION
ANNEXES

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