Rôle de la médecine nucléaire dans le diagnostic des métastases osseuses

La stadification précise des patients atteints de cancer est essentielle pour initier un traitement approprié. L’os est un site fréquent de métastases pour de nombreuses tumeurs, principalement les carcinomes du sein, de la prostate et du poumon, suivis des carcinomes des cellules rénales et de la thyroïde. Les métastases osseuses peuvent être diagnostiquées par plusieurs modalités de médecine nucléaire, comme la scintigraphie osseuse, la TEP-CT au ^18F-FDGou des modalités plus spécifiques à la tumeur, comme la scintigraphie à l’iode pour le cancer de la thyroïde. Selon le type de tumeur et les caractéristiques de la lésion osseuse (lytique, scléreuse ou mixte), une modalité peut être préférée à une autre. La TEP/TDM ^{au 18F-FDG}est la modalité préférée pour la détection des métastases osseuses chez les patients atteints de tumeurs avides de ^18F-FDG, comme le cancer du sein ou du poumon. La scintigraphie osseuse reste la modalité préférée en médecine nucléaire pour la détection des métastases osseuses ostéoblastiques chez les patients atteints de cancer de la prostate. La TEP/TDM au ^18F-FDGn’est pas recommandée dans le carcinome des cellules rénales, car la tumeur n’est généralement pas avide de FDG. De nouvelles modalités telles que la TEP/CT au ^18F-NaFpourraient jouer un rôle important pour ces tumeurs à l’avenir. La TEP/CT au ^18F-FDGet la scintigraphie à l’iode sont toutes deux utiles pour la mise en scène du carcinome thyroïdien.

Une stadification initiale précise des patients atteints de cancer est essentielle afin d’initier le traitement approprié. L’os est le troisième site le plus fréquent de métastases après le poumon et le foie [1]. Les tumeurs malignes qui se propagent le plus souvent aux os sont le sein chez la femme et la prostate chez l’homme, suivis par le poumon [2]. Les cancers de la thyroïde et du rein sont également susceptibles de se propager aux os. Les métastases osseuses se produisent fréquemment dans la colonne vertébrale (principalement dans la colonne lombaire), le bassin, les côtes, le crâne, le fémur proximal et l’humérus proximal [1,3]. En effet, ces sites sont bien vascularisés et subissent constamment un remodelage. Pendant le remodelage, de nombreuses substances sont produites, comme les chimiokines et les cytokines. Ceux-ci peuvent interagir avec les cellules métastatiques, leur permettant de se développer. À leur tour, les cellules métastatiques peuvent produire des substances qui stimulent les ostéoclastes ou les ostéoblastes, entraînant respectivement des lésions osseuses lytiques ou scléreuses [4].

Modalités de la médecine nucléaire

Les métastases osseuses peuvent être diagnostiquées par plusieurs modalités en médecine nucléaire. Selon le type de tumeur et les caractéristiques de la lésion osseuse (principalement lytique, scléreuse ou mixte), une modalité peut être préférée à une autre.

La scintigraphie osseuse est la modalité la plus largement disponible pour la détection des métastases osseuses. Les diphosphonates radiomarqués sont absorbés par les cristaux d’hydroxyapatite dans l’os en voie de remodelage. L’absorption des diphosphonates marqués au 99mTc dépend non seulement de l’activité ostéoblastique, mais aussi de la vascularisation et des facteurs environnementaux influençant l’efficacité de l’extraction. La scintigraphie osseuse présente une sensibilité élevée pour les lésions ostéoblastiques, mais une faible spécificité, car les affections bénignes telles que les maladies dégénératives présentent également une augmentation du renouvellement osseux et peuvent imiter des métastases sur le scanner. La combinaison des informations fonctionnelles données par une acquisition tridimensionnelle appelée SPECT (Single Photon Emission Computed Tomography) avec les informations morphologiques acquises par CT (Computed Tomography) dans la même session, améliore considérablement la spécificité [5]. (Fig. 1). Il convient de noter que les lésions lytiques sans composante ostéoblastique peuvent passer inaperçues à la scintigraphie osseuse, ce qui entraîne des faux négatifs.

La deuxième modalité de détection des métastases osseuses est la tomographie par émission de positons au fluorure de sodium 18F, combinée à la tomographie assistée par ordinateur⁽TEP/TDM^18F-NaF). Comme pour les diphosphonates, le fluorure s’accumule dans l’os en voie de remodelage, se liant à l’hydroxyapatite. Par conséquent, la TEP/TDM au ^18F-NaF permet de détecter les métastases osseuses, avec une meilleure résolution spatiale et une sensibilité accrue par rapport à la scintigraphie osseuse [1]. Elle n’a pas encore remplacé la scintigraphie osseuse car elle reste plus chère et moins largement disponible. Ce traceur présente une charge de rayonnement moindre que les diphosphonates marqués au 99mTc, ce qui peut être intéressant pour le traitement des enfants.

La TEP/TDM au ^{18F-fluorodésoxyglucose}(FDG) est utilisée de façon routinière dans la stadification de différentes tumeurs malignes, et joue un rôle important dans la détection des métastases osseuses. Le FDG est un analogue du glucose, qui est absorbé par les cellules métaboliquement actives telles que les cellules tumorales. L’efficacité de la captation du FDG par les cellules tumorales dépend du type de tumeur. Cependant, la captation du FDG n’est pas spécifique aux cellules cancéreuses. D’autres cellules, telles que les cellules cérébrales ou inflammatoires, sont également actives sur le plan métabolique.

Il existe plusieurs traceurs utilisés en médecine nucléaire qui permettent de détecter spécifiquement certaines tumeurs. L’un d’eux est l’iode radioactif, qui est utilisé pour détecter les métastases du cancer différencié de la thyroïde (CPT). Les analogues de la somatostatine radiomarqués (scintigraphie au 111In-octréotide ou TEP au 68Ga-DOTATATE) sont des traceurs qui peuvent être utilisés pour détecter les métastases des tumeurs neuroendocrines. Enfin, la scintigraphie utilisant la métaiodobenzylguanidine (mIBG) radiomarquée au 123I comme traceur, permet de détecter les métastases des tumeurs du système neuroectodermique (phéochromocytome, neuroblastome et paragangliomes).

Toutes ces modalités permettent une diversité de méthodes, qui peuvent chacune cibler spécifiquement certains types de tumeurs. La modalité choisie pour détecter les métastases osseuses dépend donc fortement du type de tumeur. Nous nous concentrerons sur les tumeurs malignes les plus courantes se propageant aux os : le carcinome du sein, de la prostate, du poumon, de la thyroïde et des cellules rénales.

Cancer du sein

Les métastases osseuses sont le site de métastases le plus fréquent chez les patientes atteintes d’un cancer du sein. Les lésions osseuses chez les patientes atteintes d’un cancer du sein sont le plus souvent des lésions mixtes scléreuses et lytiques. La radiographie thoracique, l’échographie abdominale et la scintigraphie osseuse sont largement utilisées en première intention pour diagnostiquer les métastases à distance chez les patientes atteintes d’un cancer du sein. Cette imagerie conventionnelle a été progressivement remplacée par TEP/TDM au ^18F-FDGchez les patientes atteintes d’un cancer du sein avancé, car la TEP/TDM au ^18F-FDGtend à avoir une sensibilité et une précision plus élevées que la scintigraphie osseuse pour la détection des métastases osseuses chez les patientes atteintes d’un cancer du sein. [6,7] (Fig. 2). Les directives recommandent la TEP/TDM au ^18F-FDGpour la stadification des patientes atteintes d’un cancer du sein de stade III nouvellement diagnostiqué, car l’incidence des métastases à distance est faible dans les maladies de stade I et II. Cependant, des facteurs autres que le stade peuvent influencer l’utilité de la TEP/TDM, comme le jeune âge ou une histologie triple négative. En effet, la TEP/CT s’est avérée utile chez les patients présentant ces facteurs [8,9].

Cancer de la prostate

Le cancer de la prostate est le cancer le plus fréquent chez les hommes et les métastases osseuses sont le premier site de métastases à distance chez ces patients. Les lésions osseuses métastatiques du cancer de la prostate sont principalement ostéoblastiques, c’est pourquoi la scintigraphie osseuse a une sensibilité élevée pour leur détection et est largement utilisée pour la stadification (Fig. 3). Des métastases osseuses ont été trouvées à la scintigraphie osseuse chez 2,3-5,3% des patients ayant un taux de PSA de <20 ng/ml, chez 5,6% des patients ayant un score de Gleason ≤7, et chez 30% des patients ayant un score de Gleason de >8 [3]. Par conséquent, il existe une controverse quant au seuil du niveau de PSA auquel une scintigraphie osseuse doit être effectuée : certaines directives recommandent une scintigraphie osseuse lorsque le niveau de PSA est supérieur à 20 %. ng/ml et/ou le score de Gleason est de 8 ou plus, et d’autres recommandent un niveau seuil de PSA supérieur à 10 ng/ml, ou chaque fois qu’un traitement radical est prévu [10].

La TEP au ^18F-NaFa une résolution plus élevée et est plus sensible que la scintigraphie osseuse, mais elle est moins largement disponible et n’est pas encore couverte par l’assurance maladie en Suisse. La TEP au ^18F-NaFa un impact global élevé sur le changement de prise en charge des patients atteints de cancer de la prostate [11]. La captation du ^18F-FDGest faible dans les lésions différenciées du cancer de la prostate et sa sensibilité dans la détection des métastases osseuses est faible. Elle n’est donc pas recommandée dans la stadification initiale, bien qu’elle puisse jouer un rôle pronostique dans le cancer de la prostate métastatique, puisque des valeurs de captation plus élevées de la DGF servent d’indicateur de mauvais pronostic [12]. La choline kinase est régulée à la hausse dans les cellules du cancer de la prostate, ce qui entraîne une augmentation de l’absorption de choline par ces cellules. La TEP/TDM avec de la choline radiomarquée peut être utilisée pour détecter les récidives locales et les métastases à distance chez les patients présentant un échec biochimique, ce qui permet d’initier rapidement un traitement approprié [13].

Cancer du poumon

Le cancer du poumon est la deuxième tumeur la plus fréquente dans les pays développés. C’est la principale cause de
de décès par cancer chez les hommes et la deuxième cause de décès par cancer chez les femmes. Jusqu’à 20 à 30 % des patients atteints d’un cancer du poumon avancé présentent des métastases osseuses au moment du diagnostic. Les patients présentant des métastases osseuses ne sont plus candidats à une chirurgie curative, d’où l’importance d’une stadification précise. La scintigraphie osseuse a été largement utilisée pour détecter les métastases osseuses du cancer du poumon, mais semble moins sensible que la TEP/CT ^18F-FDG [14,15]. Cela est dû en partie à la nature des métastases osseuses : elles peuvent être purement lytiques dans le cas du cancer du poumon et donc rester indétectées par la scintigraphie osseuse. Comme la TEP/TDM ^{au 18F-FDG}peut également détecter les métastases distantes autres que les os, elle est devenue la modalité d’imagerie standard pour la stadification du cancer du poumon (Fig. 4).

Cancer de la thyroïde

Les sites les plus courants de métastases à distance chez les patients atteints de cancer différencié de la thyroïde (CPT) sont les poumons et les os. Après une thyroïdectomie, de nombreux patients subissent une ablation du reliquat thyroïdien ou un traitement adjuvant à l’iode radioactif, à savoir l’131I. Les scintigraphies du corps entier à l’131I sont obtenues après le traitement et permettent de visualiser les tissus avides d’iode, tels que le tissu thyroïdien résiduel, les métastases locorégionales et les métastases à distance (Fig. 5). Les sites de captation anormale de l’iode observés sur une scintigraphie du corps entier à l’131I peuvent être localisés de manière plus précise avec une TEMP/TDM. En raison de la dédifférenciation, environ 20 à 50 % des cas de CPT métastatiques n’ont pas la capacité d’absorber l’iode. Ces lésions dédifférenciées ont tendance à être avides de FDG et, par conséquent, la TEP/TDM au ^18F-FDGjoue un rôle important chez ces patients, qui présentent des taux élevés de thyroglobuline et une scintigraphie du corps entier négative au 131I. Qui et al. [16] ont montré que la scintigraphie du corps entier à l’iode associée à la TEMP/TDM et la TEP/TDM ^{au 18F-FDG}ont toutes deux une valeur diagnostique élevée pour détecter les métastases osseuses du CPT après la première thérapie au 131I, et que la plupart des patients (34/43 ou 79 %) avaient des résultats concordants en ce qui concerne les métastases osseuses dans les deux examens. La raison possible pourrait être que les métastases osseuses présentent une différenciation diverse dans différentes parties de la même lésion [16]. La combinaison des deux modalités d’examen a permis de révéler toutes les lésions osseuses. Les auteurs ont également montré qu’une TEP au ^18F-FDGpositive était associée à un pronostic plus défavorable chez les patients atteints de CPT présentant des métastases osseuses.

Carcinome des cellules rénales

Les sites de métastases les plus courants chez les patients atteints de carcinome rénal sont les poumons et les os. Les métastases osseuses du carcinome rénal (CRR) sont principalement lytiques. Par conséquent, la sensibilité des scanners osseux est modérée et sous-estime l’étendue de la maladie.

La TEP au ^18F-FDGpeut améliorer la sensibilité et la précision du diagnostic, mais elle présente toujours un taux élevé de résultats faussement négatifs (jusqu’à 30 %) [17]. C’est pourquoi la tomographie multidétecteur (MDCT) reste la principale modalité de stadification du RCC. Récemment, Gerety et al. ont montré que la TEP/TDM au ^18F-NaFest nettement plus sensible que la scintigraphie osseuse ou la TDM pour la détection des métastases osseuses [18,19], et pourrait jouer un rôle à l’avenir pour la stadification du CCR. La TEP/TDM ^{au 18F-FDG}pourrait avoir une valeur clinique chez les patients suspectés de récidive du CCR [20].

Conclusion

La médecine nucléaire joue un rôle clé dans la détection des métastases osseuses. Le choix de la modalité dépend non seulement de la disponibilité sur place, mais aussi de la nature de la lésion osseuse métastatique. La scintigraphie osseuse est la plus sensible pour les lésions ostéoblastiques, telles que les métastases osseuses de la prostate, mais elle peut omettre les lésions ostéolytiques pures. La sensibilité et la spécificité de la scintigraphie osseuse planaire ont été améliorées par l’ajout de la TEMP/TDM. La TEP/TDM au ^18F-NaFest une modalité prometteuse qui serait plus sensible que la scintigraphie osseuse, mais elle n’est pas encore largement disponible. La TEP/TDM au ^18F-FDGest une modalité précieuse pour la stadification primaire de nombreux cancers avides de FDG, tels que le cancer du poumon et le cancer du sein avancé, et elle permet la détection précoce des métastases osseuses et autres métastases à distance. La TEP/TDM au ^18F-FDGn’est pas recommandée pour la stadification de routine chez les patients de la prostate et du CCR, car ces tumeurs ne sont généralement pas avides de FDG. Enfin, certains radiotraceurs spécifiques peuvent détecter les métastases osseuses de tumeurs particulières. La scintigraphie au 131I, par exemple, permet de détecter les métastases osseuses du CPT avides d’iode.

Références :

1. O’Sullivan GJ, Carty FL, et Cronin CG : Imagerie des métastases osseuses : An update. World J Radiol 2015 ; 7(8) : 202-211.
2. Piccioli A, et al : Métastases osseuses d’origine inconnue : épidémiologie et principes de prise en charge. J Orthop Traumatol 2015 ; 16(2) : 81-86.
3. Davila D, Antoniou A, et Chaudhry MA : Évaluation des métastases osseuses en scintigraphie osseuse. Semin Nucl Med 2015 ; 45(1) : 3-15.
4. Bussard KM, Gay CV, et Mastro AM : The bone microenvironment in metastasis ; what is special about bone ? Cancer Metastasis Rev 2008 ; 27(1) : 41-55.
5. Saha S, et al : SPECT-CT : applications en radiologie musculo-squelettique. Br J Radiol 2013 ; 86(1031):20120519. doi : 10.1259/bjr.20120519. [Epub 2013 Oct 4]
6. Rong J, et al : Comparaison de la TEP-TDM au 18 FDG et de la scintigraphie osseuse pour la détection des métastases osseuses chez les patientes atteintes d’un cancer du sein. Une méta-analyse. Surg Oncol 2013 ; 22(2) : 86-91.
7. Hong S, Li J, et Wang S : 18 FDG PET-CT pour le diagnostic des métastases distantes chez les patientes atteintes d’un cancer du sein. Une méta-analyse. Surg Oncol 2013 ; 22(2) : 139-143.
8. Riedl CC, et al : Analyse rétrospective de la TEP/TDM au 18F-FDG pour la stadification des patientes asymptomatiques de moins de 40 ans atteintes d’un cancer du sein. J Nucl Med 2014 ; 55(10) : 1578-1583.
9. Ulaner GA, et al : 18F-FDG-PET/CT pour la stadification systémique du cancer du sein triple négatif nouvellement diagnostiqué. Eur J Nucl Med Mol Imaging 2016, 30 avril. [Epub ahead of print]
10. Rajarubendra N, Bolton D, et Lawrentschuk N : Diagnostic des métastases osseuses dans les tumeurs malignes urologiques – une mise à jour. Urologie 2010 ; 76(4) : 782-790.
11. Hillner BE, et al : Impact de la TEP au fluorure de 18F chez les patients ayant un cancer de la prostate connu : résultats initiaux du National Oncologic PET Registry. J Nucl Med 2014 ; 55(4) : 574-581.
12. Beauregard JM, Pouliot F : Nouveaux développements dans l’imagerie du cancer de la prostate métastatique. Curr Opin Support Palliat Care 2014 ; 8(3) : 265-270.
13. Goldstein J, et al : La TEP/CT à la choline modifie-t-elle la prise en charge des patients atteints de cancer de la prostate en échec biochimique ? Am J Clin Oncol 2014, Nov 4. [Epub ahead of print]
14. Chang MC, et al : Méta-analyse : comparaison entre la tomographie par émission de positons au fluorodésoxyglucose F-18 et la scintigraphie osseuse dans la détection des métastases osseuses chez les patients atteints de cancer du poumon. Acad Radiol 2012 ; 19(3) : 349-357.
15. Damle NA, et al : The role of 18F-fluoride PET-CT in the detection of bone metastases in patients with breast, lung and prostate carcinoma : a comparison with FDG PET/CT and 99mTc-MDP bone scan. Jpn J Radiol 2013 ; 31(4) : 262-269.
16. Qiu ZL, et al : Comparaison des valeurs diagnostiques et pronostiques de la scintigraphie osseuse plane au 99mTc-MDP, de la 131I-SPECT/CT et de la 18F-FDG-PET/CT pour la détection des métastases osseuses du cancer différencié de la thyroïde. Nucl Med Commun 2012 ; 33(12) : 1232-1242.
17. Mueller-Lisse UG, et al : Imagerie du carcinome avancé des cellules rénales. World J Urol 2010 ; 28(3) : 253-261.
18. Fuccio C, et al : 18F-Fluoride PET/CT dans la détection des métastases osseuses dans le carcinome rénal à cellules claires : discordance avec la scintigraphie osseuse. Eur J Nucl Med Mol Imaging 2013 ; 40(12) : 1930-1931.
19. Gerety EL, et al : Étude prospective évaluant la sensibilité relative de la TEP/TDM au 18F-NaF pour la détection des métastases squelettiques du carcinome des cellules rénales en comparaison avec la TDM multidétecteur et la scintigraphie osseuse au 99mTc-MDP, en utilisant un plan d’essai adaptatif. Ann Oncol 2015 ; 26(10) : 2113-2118.
20. Nakatani K, et al : La valeur clinique potentielle de la TEP-FDG pour le carcinome récurrent des cellules rénales. Eur J Radiol 2011 ; 79(1) : 29-35.

InFo ONKOLOGIE & HÄMATOLOGIE 2016 ; 4(6) : 6-9