Dosimétrie et oxymétrie par résonance paramagnétique électronique

Gallez B, Debuyst R

Unité de résonance magnétique biomédicale, UCL 73.40, avenue E. Mounier, 73, 1200 Bruxelles

Depuis 1999, une nouvelle unité de résonance magnétique biomédicale (REMA) a vu le jour sur le site de Louvain-en-Woluwe à côté des cliniques Saint-Luc.  S'y côtoient médecins, pharmaciens, chimistes et physiciens autour de spectomètres de résonance magnétique nucléaire (RMN; NMR en anglais) et de résonnance paramagnétique électronique (RPE; EPR ou ESR en anglais).  Le présent article se propose d'exposer brièvement la recherche en RPE au sein de cette unité.  On sait que la RPE est la technique de choix pour l'étude et la caractérisation de centres (atomes, molécules) ayant un ou plusieurs électrons non appariés.  L'interaction des rayonnements avec la matière conduit à la production de tels centres paramagnétiques.  Les applications médicales de cette radiolyse sont diverses : radiobiologie médicale et radiothérapie, radiostérilisation de matériel chirurgical ou de médicaments, par exemple.  ces phénomènes de radiolyse sont au centre de nos recherches portant sur l'évaluation de l'effet des rayonnements sur des matériaux biologiques, à comprendre les effets de l'irradiation des solides moléculaires dans le cadre spécifique de la radiostérilisation de médicaments et à comprendre les facteurs modulant les effets biologiques des rayonnements (par exemple, l'oxygène) et, dès lors, à améliorer les moyens diagnostiques (monitoring de l'oxymétrie) permettant de renforcer l'efficacité d'une radiothérapie.
Seules la dosimétrie et l'oxymétrie seront traitées ici.  Nous disposons de deux spectromètres de RPE : un, classique, dit "en bande X" environ 9,6 GHz), très sensible, utilisé pour les études in vitro, et l'autre dit "en bande L" de basse fréquence (environ 1 GHz), nettement moins sensible, utilisé essentiellement pour des applications in vivo, chez l'animal expérimental.  Il faut savoir, en effet, que la fréquence usuelle (9,6 GHz) est fortement absorbée par des substances qui ont une constante diélectrique élevée, comme l'eau ou les tissus, et ne peut pas pénétrer dans plus de un millimètre de tissus.  La réduction de la fréquence de 9,6 à 1 GHz s'accompagne d'une augmentation de la pénétration dans les tissus d'un facteur d'environ 10 (mais également d'une perte de sensibilité).