Nouvelle scientifique

 

Le 9 février 2018

 

 

Un nouveau pas en hadronthérapie

 

Des travaux dirigés par une équipe du laboratoire Imagerie et modélisation pour la neurobiologie et la cancérologie (IMNC, CNRS/Université Paris-Sud) ont permis de démontrer l’efficacité d’une nouvelle technique d’hadronthérapie par minifaisceaux de protons. Cette nouvelle méthode permet entre autre une plus grande préservation des tissus sains par rapport aux traitements conventionnels. Ces résultats ont été publiés le 31 octobre dernier dans la revue Scientific reports.

 

De nos jours, on estime qu'un européen sur quatre mourra d’un cancer. La radiothérapie joue un rôle clé dans le traitement de cette maladie, car environ la moitié des patients auront recours à cette méthode. Les progrès technologiques dans la délivrance de la dose, y compris la guidance par l’image et la thérapie par particules chargées (i.e. proton thérapie), ont sensiblement amélioré la précision de la dose envoyée sur la tumeur, tout en réduisant la dose reçue par les organes sains situés autour.

Malgré cela, le traitement de certaines tumeurs radiorésistantes, de tumeurs proches d'une structure sensible (par exemple, le système nerveux central) et de cancers pédiatriques est encore limité en raison de la tolérance des tissus normaux à la radiation. L'utilisation de nouvelles approches permettant d'augmenter la résistance des tissus sains aux fortes doses, permettrait d'augmenter la dose dirigée vers la tumeur, apportant ainsi une amélioration du taux de guérison.

 

Traiter par minifaisceaux de protons

Dans ce but, l’équipe Nouvelles Approches en Radiothérapie (NARA) de l’IMNC, a mis au point une approche d’hadronthérapie par minifaisceaux de protons (pMBRT). Celle-ci qui combine les avantages des protons (notamment d’avoir une dose plus sélective en profondeur) pour la radiothérapie et la préservation remarquable des tissus sains lors de l'irradiation par minifaisceaux

Dans les deux cas, la taille de la zone à traiter est identique – plusieurs cm. Mais la pMBRT utilise des faisceaux étroits de 500-700 µm espacés les uns des autres ; tandis que la méthode conventionnelle utilise des faisceaux larges tel que la dose soit répartie uniformément sur la zone à traiter.

 

La RT conventionnelle utilise des faisceaux d’irradiation larges (> 1 cm 2), les profils de dose latéraux sont homogènes (en bas). En revanche, la MBRT utilise des petits faisceaux espaces par de 1 à 3 mm, ce qui conduit à des profils de doses hétérogènes, suivant un patron de pics et vallées. © DR

 

La base biologique de la réponse tissulaire à cette nouvelle approche n'est pas encore complètement comprise, mais ce mode de délivrance de la dose semble activer des effets biologiques distincts de ceux observés en RT conventionnelle. Ceux-ci pourraient être exploités afin de minimiser la toxicité des traitements. L’utilisation des protons offre plusieurs avantages par rapport aux photons. Tout d'abord, une dose négligeable est déposée dans les tissus normaux, réduisant encore les effets secondaires. De plus, la diffusion coulombienne multiple des protons permet d'obtenir une distribution de dose homogène dans la tumeur avec une seule matrice de mini-faisceaux de protons.

 

En haut à gauche : distribution spatial des doses selon la méthode des minifaisceaux (Pmbrt). En bas à droite : distribution spatiale des doses avec une technique d’hadronthérapie conventionnelle. © DR

Les chercheurs et chercheuses ont alors irradié des cerveaux entiers de rats au centre de protonthérapie d'Orsay. La moitié des animaux a reçu une irradiation protonique standard, tandis que l'autre moitié a été irradiée par minifaisceaux.

Tous ont reçu la même forte dose de 25 Gy (Gray) en une seule séance1 et ils ont ensuite été suivis pendant 6 mois. Une étude d'imagerie par résonance magnétique (IRM) à l'aide d'un scanner IRM de petits animaux a été réalisée ainsi qu’une analyse histologique. Ils s’avèrent que les rats traités avec une irradiation conventionnelle aux protons présentaient des dommages sévères de la peau et des lésions cérébrales importantes. En revanche, les rats du groupe traités par cette nouvelle méthode ne présentaient ni lésions cutanées, ni lésions cérébrales significatives.

 

Analyse des cerveaux des rats selon les deux groupes : (A) Lésion multifocale à coalescente caractérisée par (B) œdème, nécrose et gliose. (C) lésion plus sévère avec cavitation et minéralisation. (D) Destruction de la myéline a également été observée. (E-F) Une importante neuro-inflammation provoquée par l’activation microgliale des astrocytes. Irradiation par minifaisceau : (H-K) Aucune lésion n'a été observée chez la plupart des rats. Pour un seul rat : (L) Un infiltrat inflammatoire microscopique associés à une microgliosie focale (M) et à une (O) astrogliosie. Etant microscopique, des symptômes cliniques ne sont pas attendus. © DR

 

Cette étude fournie la première la preuve de gain en terme de préservation du tissu cérébral sain grâce à la technique de la pMBRT dans un cadre cliniquement pertinent. Ces résultats démontrent que cette méthode conduit à une augmentation de la résistance des tissus sains aux radiations. Ce gain net peut conduire au traitement efficace de tumeurs très résistantes aux radiations. Cette étude donne de bons espoirs pour le traitement des cancers, notamment en oncologie pédiatrique en raison du risque de complications dans le développement cérébral de l'enfant.

 

Notes

• 1) La dose de rayons en radiothérapie est exprimée en Gray (abrégé en Gy), du nom d'un physicien anglais. Une dose de 1 Gy correspond à une énergie de 1 joule absorbée dans une masse de 1 kg.

 

Contacts chercheurs

• Yolanda Prezado chercheuse à l'IMNC

 

Pour en savoir plus

• L’article sur le site de Nature (en anglais)
• Le site de l'IMNC et l'équipe NARA