Nouvelle méthode ultrarapide de traitement du cancer

Villigen, 28.09.2020 - Des chercheurs au Centre de protonthérapie de l’Institut Paul Scherrer PSI ont testé pour la première fois une irradiation protonique ultrarapide et fortement dosée. Cette nouvelle méthode FLASH expérimentale pourrait révolutionner le traitement du cancer par radiothérapie et épargner aux patients de nombreuses semaines de traitement.

Dans la nature, les éclairs nous impressionnent par leur éclat bref et violent, ainsi que par la puissance de leur décharge électrique. Dans le domaine de la radiothérapie, le terme FLASH - pour éclair en anglais - désigne une irradiation unique, ultracourte et fortement dosée. A l'avenir, cette méthode pourrait épargner aux patients de nombreuses semaines de traitement. Au Centre de protonthérapie (CPT), des chercheurs du PSI mènent des tests afin de déterminer si la méthode FLASH pourrait être appliquée à l'irradiation protonique avec la technique Spot Scan développée au PSI. Pour leurs expériences, Damien Weber, médecin-chef et directeur du CPT, et son équipe collaborent avec le Centre hospitalier universitaire vaudois (CHUV) à Lausanne. C'est là que le premier patient au monde a été irradié avec la méthode FLASH pour le traitement de tumeurs malignes de la peau. Cette procédure, menée avec l'aval de l'Académie suisse des sciences médicales (ASSM), est la seule à avoir été conduite pour l'instant. A la différence du PSI, les chercheurs du CHUV utilisent des faisceaux d'électrons. Ces derniers se prêtent exclusivement au traitement de tumeurs situées en surface. Les protons utilisés au PSI, en revanche, atteignent aussi des tumeurs situées dans les profondeurs du corps et peuvent être stoppés de manière précise à un endroit de l'organisme, où ils déploient leur effet maximal sur les cellules cancéreuses.

Bref et violent

«Si nous réussissions à atteindre le haut degré de précision et la bonne efficacité de la protonthérapie avec une irradiation FLASH, sans endommager les tissus sains, ce serait un progrès gigantesque», souligne Damien Weber. Les traitements pourraient être ainsi largement raccourcis et seraient moins lourds pour les patients. «Si le principe devait fonctionner, les patients ne devraient venir que pour un nombre limité de séances d'irradiation, seulement une à cinq fois dans l'idéal, poursuit le chercheur. Cela libèrerait des places qui seraient alors disponibles pour le traitement d'autres patients cancéreux.» En raison de l'extrême brièveté de l'irradiation, la technique FLASH peut être utilisée même dans des tissus comme ceux des poumons qui bougent à chaque respiration. Toutefois, il faudra encore beaucoup d'années de développement technique et de très nombreux tests avant que la méthode soit assez mûre pour devenir un traitement de routine utilisable chez les patients. Avec FLASH, le débit de dose utilisé atteint jusqu'à 1000 gray par seconde, soit une dose d'irradiation par seconde environ 100 fois plus élevée que lors des traitements conventionnels. Cela détruit certes les cellules cancéreuses de manière très efficace. «Mais nous avons besoin avant tout de preuves que l'irradiation protonique avec la technique FLASH ne détruit pas les tissus sains de l'organisme», rappelle Damien Weber.

Dans le cadre de leurs expériences, les chercheurs du PSI ont donc l'intention d'utiliser l'intensité maximale possible du faisceau et de le braquer sans pertes sur des tissus biologiques dont l'épaisseur ne dépasse pas un millimètre. Pour ce faire, Serena Psoroulas, spécialiste en physique des particules, et son équipe ont optimisé les réglages pour le guidage du faisceau dans une ancienne station de traitement par protonthérapie du PSI, appelée Gantry 1. «Les collègues plus âgés ici, au PSI, disposent d'une vaste expérience parce qu'ils ont développé, construit et testé eux-mêmes ces appareils, note Serena Psoroulas. Ils ont installé les systèmes de contrôle et de sécurité, et écrit les codes des programmes pour l'irradiation.» Les chercheurs du PSI ont à présent mis à profit ce savoir-faire à cheval entre excellence technique, expertise médicale et physique pour conduire les premières expériences au monde d'irradiation FLASH avec la technique Spot Scan développée au PSI.

Partenariat solide

Jusqu'ici, les chercheurs ont mené deux séries d'expériences avec la technique FLASH au PSI. Dans ce cadre, l'équipe de Damien Weber a étroitement collaboré avec Marie-Catherine Vozenin, spécialiste en radiobiologie, et son équipe. Les deux chercheurs ont planifié ensemble toutes les expériences dans le cadre d'un projet soutenu par le Fonds national suisse (FNS, numéro de projet 190663) et un partenaire de l'industrie. Ils irradient en parallèle et au même moment avec des protons au PSI et des faisceaux d'électrons au CHUV. Ensuite, le Laboratoire de radiobiologie du CHUV analyse l'impact de l'irradiation FLASH sur les tissus biologiques. Les chercheurs au PSI apprécient tout particulièrement la solidité de leur partenariat avec le CHUV. C'est pourquoi les deux institutions sont aussi membres d'un consortium dédié à la recherche sur la radiothérapie FLASH pour son utilisation chez les patients. «Grâce à nos synergies dans la collaboration et nos expériences communes, nous espérons aboutir à une meilleure compréhension de la technique FLASH et à son évolution», conclut Damien Weber. Un nouveau chapitre de l'histoire florissante de la protonthérapie au PSI commence.

Texte: Sabine Goldhahn

À propos du PSI

L'Institut Paul Scherrer PSI développe, construit et exploite des grandes installations de recherche complexes et les met à la disposition de la communauté scientifique nationale et internationale. Les domaines de recherche de l'institut sont centrés sur la matière et les matériaux, l'énergie et l'environnement ainsi que la santé humaine. La formation des générations futures est un souci central du PSI. Pour cette raison, environ un quart de nos collaborateurs sont des postdocs, des doctorants ou des apprentis. Au total, le PSI emploie 2100 personnes, étant ainsi le plus grand institut de recherche de Suisse. Le budget annuel est d'environ CHF 400 millions. Le PSI fait partie du domaine des EPF, les autres membres étant l'ETH Zurich, l'EPF Lausanne, l'Eawag (Institut de Recherche de l'Eau), l'Empa (Laboratoire fédéral d'essai des matériaux et de recherche) et le WSL (Institut fédéral de recherches sur la forêt, la neige et le paysage).

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