La médecine nucléaire apporte des outils performants pour l'imagerie et la thérapie des tumeurs neuroendocrines gastro-entéro-pancréatiques, caractérisées par l'expression de biomarqueurs spécifiques. La scintigraphie des récepteurs de la somatostatine (OctreoScan^®) a été considérée comme l'examen d'imagerie fonctionnelle de référence jusqu'à récemment, complémentaire de la tomodensitométrie et de l'imagerie par résonance magnétique (IRM) et permettant de sélectionner les patients pour des thérapies ciblées par analogues de la somatostatine froids ou radiomarqués dans une approche théranostique. Aujourd'hui la tomographie par émission de positons avec des analogues de la somatostatine marqués au gallium 68 est développée dans des études cliniques, avec d'excellentes performances diagnostiques par rapport à l'OctreoScan^® et aux examens d'imagerie morphologique. Disponible en routine, la tomographie par émission de positons à la 6-fluoro-(18F)-L-3,4-dihydroxyphénylalanine présente une très bonne sensibilité pour la détection des tumeurs sérotoninergiques et la tomographie par émission de positons au fluorodésoxyglucose pour les formes peu différenciées. La captation du fluorodésoxyglucose est considérée comme un marqueur de mauvais pronostic dans les tumeurs neuroendocrines digestives. Les analogues de la somatostatine marqués au lutétium 177 et à l'yttrium 90, radionucléides émetteurs de particule bêta-, sont également développés pour la radiothérapie interne vectorisée de ces tumeurs, avec une efficacité démontrée, dépendant de l'intensité de la captation tumorale évaluée par une imagerie préthérapeutique des récepteurs de la somatostatine, de l'envahissement hépatique qui doit être limité et de l'état général du patient qui doit être conservé. La toxicité, essentiellement hématologique et rénale, peut être en partie réduite par une bonne sélection des patients.