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L'ILL met les neutrons à la disposition de la médecine

A Grenoble, Aurélie Dureuil

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Un campus sur les sciences de la vie construit à côté de l'ILL

A Grenoble, l'ILL est au cœur de plusieurs sites de recherche du CNRS et du CEA. Le campus EPN (European Photon and Neutron science) regroupe ainsi l'ILL, le Laboratoire européen de biologie moléculaire (EMBL) et le Site européen de radiation synchrotron (ESRF). L'année 2013 devrait voir l'inauguration sur le campus EPN d'un bâtiment de l'Institut de biologie structurale (IBS). D'une surface de 5 600 m2, ce site comptera 3 100 m2 de laboratoires et de bureaux.

L'ILL met les neutrons à la disposition de la médecine

Le réacteur nucléaire de l'ILL produit des neutrons pour des recherches scientifiques.

© JL Baudet

Niché au cœur des montagnes grenobloises, l'Institut Laue-Langevin se targue d'être « la plus grande source de neutrons mondiale ». Plus de 800 chercheurs, accueillis par les 100 chercheurs de l'institut, viennent de toute l'Europe chaque année pour utiliser ces éléments pour leur travaux dans différents domaines. Et notamment les applications médicales.

L'Institut Laue-Langevin (ILL) a fêté ses quarante ans d'activité en 2012. Quarante années dédiées à la recherche scientifique à partir des neutrons. Si la convention entre les États fondateurs (France et Allemagne) a été signée en 1967, cinq ans ont été nécessaires à la mise en place de l'ILL pour débuter la production de neutrons pour la science en 1972. L'année suivante, le Royaume-Uni devenait un des trois pays partenaires. Les neutrons, ces particules subatomiques, sont produits à partir du réacteur nucléaire de l'ILL situé à Grenoble (Isère). Avec 100 chercheurs permanents et plus de 800 chercheurs invités chaque année et venus de toute l'Europe, l'ILL met ses neutrons à la disposition de nombreux travaux scientifiques notamment dans les domaines des matériaux, de la modélisation, de la physique fondamentale mais aussi de la biologie avec des applications pour le secteur de la santé.

Cette qualité d'institut de service pour la recherche a été définie à la création de l'ILL par les pays fondateurs. Depuis, de nombreux pays, européens essentiellement, ont signé des partenariats d'accès à la source de neutrons grenobloise. Et en 2010, l'Inde est devenu le premier pays non-européen à devenir partenaire de l'ILL. Près d'un quart du budget de l'institut, qui s'est en 2012 élevé à environ 85 millions d'euros au total, est apporté par ces pays membres. Une somme consacrée en partie à la modernisation constante de l'ILL, à l'acquisition de nouvelles technologies et à la formation du personnel qui les manipule. L'ILL emploie environ 500 personnes dont une centaine de chercheurs. « En 2012, nous avons investi 20 M€ pour la R&D et plus de 40 M€ pour la masse salariale. Cela comprend la formation du personnel, dont l'expertise est un élément très important », souligne Charles Simon, directeur adjoint de l'ILL. Des investissements ont également concerné la sécurité du site, basé dans une zone sismique. Peter Geltenbort, chercheur de l'ILL depuis plus de 30 ans, souligne que la politique de sécurité de l'Institut lui a permis de ne pas nécessiter de mise à niveau anti-sismique importante à réaliser suite à la catastrophe de Fukushima (Japon). Les investissements concernent également son réacteur nucléaire. « Le programme de modernisation se déroule en permanence. Au cours des 20 dernières années, la source n'a pas changé mais la technologie nous a permis d'augmenter l'efficacité du transport de neutrons », confie Helmut Schober, directeur adjoint de l'Institut. Et ce, afin de « rester la 1re source mondiale de neutrons », ajoute-t-il.

Car si l'ILL n'est pas un réacteur nucléaire semblable à ceux des centrales thermiques, les neutrons qui alimentent toutes les recherches de l'ILL restent des éléments issus de fissions nucléaires. Le réacteur a beau ne pas être très volumineux (9 kg d'uranium), son utilisation puis son traitement font l'objet de nombreuses attentions. « L'objectif est d'avoir la source de neutrons la plus intense, c'est-à-dire d'avoir le plus possible de neutrons par centimètre carré et par seconde », détaille Peter Geltenbort. Au total, l'ILL effectue quatre cycles de 50 jours chaque année. Pendant chacun de ces cycles, des neutrons à différentes énergies peuvent être obtenus avec toujours la contrainte d'obtenir une source constante de neutrons.

Toutes ces sources de neutrons alimentent une grande variété d'expériences. Dans le domaine de la santé, certaines expériences ont fait l'objet de publications en 2012. Des recherches ont notamment été menées dans le traitement des cancers avec des radioisotopes, des atomes dont le noyau est instable et radioactif, les neutrons permettant la production de radioisotopes à partir d'atomes. « Alors que plus de 3 000 radioisotopes sont connus, il y en a très peu utilisés en médecine nucléaire. On compte l'iode 131 et l'yttrium 90 mais ce ne sont pas des isotopes idéaux », constate Ulli Köster, chercheur de l'ILL qui travaille sur ce sujet avec des équipes du Cern et du PSI (Suisse). « Pour détruire la cellule, le mieux est de détruire son noyau », ajoute-t-il. La stratégie adoptée est donc d'amener le radioisotope au plus proche des cellules tumorales puis d'utiliser l'élément radioactif afin qu'il émette des rayons détruisant les cellules. Pour cela, l'élément est encapsulé dans des molécules. Les chercheurs de l'ILL sont impliqués dans plusieurs études précliniques mais aussi dans des phases de recherche plus avancées. « L'ajout de radioisotopes peut être une bonne solution pour beaucoup d'anticorps qui vont au bon endroit mais dont l'efficacité de l'anticorps "nu" n'est pas assez importante », analyse Ulli Köster.

Outre l'utilisation des neutrons pour produire des radioisotopes, ces particules permettent également d'étudier l'impact de molécules sur les membranes cellulaires. « La diffusion neutronique ne détruit pas le système. Nous étudions la réflectivité neutronique sur des modèles de membranes qui nous donnent des informations en termes d'épaisseur, de densité, etc. », indique Marco Maccarini chercheur de l'ILL qui travaille sur la toxicité des nanoparticules. Les neutrons sont ainsi utilisés dans de multiples domaines de recherche.

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