Chaque année, des dizaines de millions d’examens d’IRM sont réalisés dans le monde, et une part importante d’entre eux nécessite l’injection d’un agent de contraste à base de gadolinium. Ce métal, indispensable au diagnostic de nombreuses pathologies oncologiques, inflammatoires ou vasculaires, a longtemps été considéré comme un simple outil technique, sans conséquence au-delà de la salle d’examen. Mais que devient le gadolinium une fois injecté ? Où va-t-il après avoir traversé le corps du patient ? Et surtout, l’imagerie médicale peut-elle continuer à répondre aux besoins diagnostiques croissants tout en réduisant son empreinte sur la santé humaine et sur l’environnement ? Ces questions, longtemps reléguées au second plan, s’imposent aujourd’hui avec une acuité nouvelle, à mesure que la recherche documente la persistance du gadolinium dans l’organisme, dans les eaux usées, et jusque dans les organismes aquatiques les plus éloignés des hôpitaux.
Un agent de contraste utile, mais qui ne disparaît pas
Le gadolinium libre est hautement toxique pour l’organisme : sa taille ionique proche de celle du calcium lui permet d’interférer avec de nombreux processus cellulaires calcium-dépendants. C’est pourquoi il est systématiquement chélaté, c’est-à-dire encapsulé dans une structure moléculaire organique, avant d’être injecté. Cette chélation limite fortement sa toxicité directe, mais elle n’élimine pas le problème : une fraction du gadolinium peut se dissocier de son chélate, en particulier chez les patients dont la fonction rénale est altérée, ce qui a conduit à l’identification de la fibrose systémique néphrogénique dans les années 2000. Plus largement, des dépôts de gadolinium ont été documentés dans le cerveau, les os et d’autres tissus, y compris chez des patients à fonction rénale normale, sans que l’impact clinique de cette rétention soit aujourd’hui clairement établi.
Au-delà de la question de la rétention tissulaire, c’est la question du devenir environnemental du gadolinium qui prend une importance croissante. Le gadolinium injecté est presque intégralement éliminé par voie urinaire, généralement dans les heures suivant l’examen. Or les stations de traitement des eaux usées ne sont pas conçues pour retenir ce type de composé : leur grande stabilité chimique, précisément ce qui les rend sûrs pour l’usage clinique, les rend également résistants aux procédés de traitement conventionnels. Le gadolinium d’origine anthropique, c’est-à-dire directement lié à l’usage médical, est aujourd’hui détectable dans les eaux de surface, les eaux souterraines et parfois l’eau potable, avec des concentrations plus élevées à proximité des grandes agglomérations et des centres hospitaliers pratiquant l’IRM. Certaines études ont même retrouvé une contamination persistante chez des organismes marins filtreurs plusieurs années après une réduction des sources linéaires les plus problématiques, signe que cette pollution s’inscrit dans la durée.
Réduire à la source : des agents plus efficaces, des protocoles plus sobres
La première piste de réduction de l’empreinte du gadolinium consiste à diminuer la quantité injectée sans compromettre la qualité diagnostique. Une nouvelle génération d’agents de contraste, dits à haute relaxivité, permet d’obtenir un rehaussement de contraste comparable à celui des agents historiques tout en divisant par deux la dose de gadolinium administrée. Ces molécules doivent leur efficacité à une structure chimique optimisée, offrant davantage de sites d’échange entre le gadolinium et les molécules d’eau environnantes, ce qui améliore leur pouvoir de rehaussement à dose égale.
Cette réduction de dose s’accompagne d’une réflexion plus large sur la sobriété d’utilisation. Une part significative des agents de contraste préparés en seringue reste inutilisée après l’examen et finit incinérée avec les déchets médicaux, sans recyclage du gadolinium qu’elle contient. Le passage à des flacons multidoses ou à des systèmes d’injection sans excédent permettrait de limiter ce gaspillage. Par ailleurs, plusieurs protocoles cliniques, notamment dans le suivi de la sclérose en plaques, ont été révisés pour limiter les injections répétées aux seuls temps diagnostiques réellement utiles, écartant les contrôles de routine dont la valeur ajoutée s’avère limitée.
Capter le gadolinium avant qu’il n’entre dans l’environnement
Si la réduction à la source est essentielle, elle ne suffit pas à elle seule à empêcher toute dispersion environnementale : le gadolinium administré aux doses les plus faibles reste, in fine, excrété dans les urines. C’est pourquoi une deuxième stratégie explore la captation ciblée du gadolinium directement à l’hôpital, avant sa dilution dans les réseaux d’eaux usées municipaux. Le principe est simple : si le patient prolonge son séjour hospitalier d’environ une heure après l’injection, période durant laquelle une part substantielle du produit de contraste est excrétée, il devient possible de collecter cette urine dans des conteneurs dédiés plutôt que de la laisser rejoindre les toilettes classiques. Cette urine, une fois collectée, peut être traitée séparément ou stockée pour analyse, évitant ainsi son rejet non contrôlé dans le réseau.
Cette approche présente l’avantage de cibler le moment où la concentration de gadolinium dans les urines est la plus élevée, sans exiger une collecte prolongée sur plusieurs jours, qui serait beaucoup plus contraignante pour les patients et donc moins acceptée. L’enjeu n’est pas seulement technique : il s’agit aussi de mesurer la disposition réelle des patients à accepter cette contrainte supplémentaire, modeste mais non négligeable, dans leur parcours de soins. Le taux d’adhésion à ce type de protocole constitue en lui-même un indicateur précieux de sensibilité environnementale en population hospitalière, susceptible d’éclairer la faisabilité d’un déploiement à plus grande échelle.
En parallèle de cette captation à la source, des méthodes de traitement avancées des eaux usées sont explorées pour retenir le gadolinium qui échapperait à ces dispositifs : filtration membranaire, adsorption sur charbon actif ou résines spécifiques, et procédés d’oxydation avancée capables de dégrader certaines formes de chélates. Ces techniques, encore coûteuses en énergie et en infrastructure à l’échelle municipale, gagnent à être combinées entre elles plutôt qu’utilisées isolément, et des pistes de recyclage biologique du gadolinium, via des micro-organismes capables de séquestrer sélectivement les lanthanides, commencent également à être étudiées comme complément prometteur aux approches physico-chimiques classiques.
L’autre voie : s’affranchir du gadolinium quand c’est possible
Au-delà de la réduction et de la captation du gadolinium déjà injecté, la voie la plus radicale consiste à s’en passer purement et simplement lorsque des alternatives diagnostiques existent. Plusieurs séquences d’IRM sans injection permettent aujourd’hui d’obtenir des informations fonctionnelles ou vasculaires auparavant réservées aux séquences avec contraste, avec des performances qui, pour certaines indications, se rapprochent de celles obtenues après injection.
Parmi ces techniques, l’imagerie de transfert de saturation par échange chimique (CEST) occupe une place particulièrement prometteuse. En exploitant les échanges naturels entre protons de molécules endogènes, comme les protéines mobiles, et protons de l’eau, cette approche permet de générer un contraste reflétant la composition biochimique des tissus sans qu’aucun agent exogène ne soit injecté. Appliquée par exemple au suivi des tumeurs cérébrales, elle offre une fenêtre sur l’activité métabolique et la densité protéique du tissu, avec un intérêt particulier pour distinguer une récidive tumorale d’une simple réaction post-thérapeutique, une question qui, avec l’imagerie conventionnelle injectée, reste parfois ambiguë. Le développement de pipelines d’analyse automatisés et la standardisation des protocoles d’acquisition entre centres constituent aujourd’hui les principaux verrous à lever avant une adoption plus large de cette technique en routine clinique.
L’arterial spin labeling pseudo-continu (pCASL) constitue une autre alternative sans contraste, cette fois pour l’imagerie de perfusion cérébrale. Cette technique marque magnétiquement l’eau du sang artériel en amont du territoire à explorer, puis suit sa distribution dans le parenchyme cérébral, permettant d’estimer la perfusion tissulaire sans qu’aucune injection ne soit nécessaire. Elle représente une option particulièrement intéressante pour les patients nécessitant un suivi répété, pour lesquels l’accumulation d’injections de gadolinium au fil des années constitue un enjeu à la fois clinique et environnemental. Combinée à d’autres approches fonctionnelles sans contraste, elle participe d’un mouvement plus large visant à réserver l’injection de gadolinium aux situations où elle apporte une valeur ajoutée diagnostique réellement démontrée, plutôt qu’à l’utiliser par défaut ou par habitude.
L’intelligence artificielle vient renforcer cette dynamique de sobriété. Des algorithmes de deep learning sont désormais capables de synthétiser des images de contraste virtuel à partir de séquences non injectées ou faiblement dosées, en s’appuyant sur des protocoles utilisant une fraction seulement de la dose standard de gadolinium.
Conclusion : une responsabilité partagée, à tous les niveaux
L’écoresponsabilité en imagerie par résonance magnétique ne se résume pas à un choix de molécule ou à un protocole de collecte d’urine : elle engage l’ensemble de la chaîne, depuis l’extraction minière du gadolinium jusqu’à son élimination finale dans l’environnement, en passant par sa formulation, son administration et son suivi. Les données actuelles montrent qu’il n’existe pas de solution unique, mais un ensemble de leviers complémentaires : des agents de contraste plus efficaces à doses réduites, une meilleure gestion des déchets et des stocks non utilisés, des dispositifs de captation ciblée des urines post-examen, des technologies de traitement des eaux usées plus performantes, et surtout, chaque fois que cela est cliniquement pertinent, le recours à des techniques d’imagerie fonctionnelle sans injection.
La question n’est plus de savoir si l’imagerie médicale doit intégrer cette dimension environnementale, mais comment l’articuler intelligemment avec l’impératif diagnostique, sans jamais sacrifier la qualité des soins apportés aux patients.
Sources
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Zanardo M, Cozzi A, Cardani R, Renna LV, Pomati F, Asmundo L, Di Leo G, Sardanelli F. Reducing contrast agent residuals in hospital wastewater: the GREENWATER study protocol. Eur Radiol Exp. 2023 May 4;7(1):27. doi: 10.1186/s41747-023-00337-w. PMID: 37142839; PMCID: PMC10160294. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37142839/
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