La possibilité donnée à l'homme de créer à volonté des isotopes radioactifs a conduit à des applications dans tous les domaines de la connaissance. Les isotopes radioactifs ayant exactement les mêmes propriétés chimiques et physiques que les isotopes stables, il suffit d’adjoindre à ces derniers une très petite quantité d'isotopes radioactifs qui, jouant le rôle de traceur* ou marqueur, permettent de suivre l'évolution des éléments.

Marie Curie avait prouvé qu’en détectant des rayonnements on pouvait déceler des teneurs d’éléments radioactifs indécelables par des méthodes chimiques classiques. En proposant la méthode des indicateurs en 1913, Georg Hévesy avait eu l’idée de suivre à la trace un élément chimique en lui ajoutant une quantité infinitésimale d’isotope radioactif. Mais ce qui avait freiné le développement de la méthode, c’était le petit nombre des radioéléments naturels utilisables ! Soudain la possibilité est donnée de créer des isotopes radioactifs de n’importe quel élément alors qu’il fallait se contenter jusque là des rares descendants de l’uranium* et du thorium*.

Irène* et Frédéric Joliot-Curie* ont la prescience immédiate des multiples applications de leur découverte. Aucun domaine n’en bénéficiera autant que les sciences du vivant et la médecine. Le 9 novembre 1935, la revue Nature publie la première application biologique de la radioactivité artificielle qui utilise comme indicateur radioactif le phosphore 32 de 17 jours de période. L’utilisation des radioéléments artificiels s’est répandue à partir du moment où des accélérateurs ou des réacteurs ont permis d’en produire en quantité suffisante. La plus ancienne utilisation en France à des fins thérapeutiques d’un radioélément est celle de l’iode-131* (pour la thyroïde) produite par le cyclotron* du Collège de France en 1944.

Aujourd’hui par exemple, les examens de médecine nucléaire les plus courants utilisent un élément, le technetium*, dont aucun isotope stable n’existe sur terre. Des cyclotrons produisent des isotopes d’éléments légers comme l’oxygène, le carbone, ou le fluor qui jouent un rôle majeur dans le métabolisme du corps humain et qui permettent d’étudier le fonctionnement du cerveau ou de dépister des cancers précoces. Les radioéléments interviennent dans la mise au point de médicaments : aux Etats-Unis, environ 80% des nouveaux médicaments autorisés sont testés à l’aide de techniques les utilisant.