Savoir et comprendre
Résumé
Les principes de la radiothérapie
09/04/2019
Les rayonnements ionisants interagissent avec la matière vivante en produisant des réactions physico-chimiques. C’est ce processus qui est utilisé en radiothérapie, qu’elle soit externe ou interne : des rayons X ou photons à fortes doses vont permettre de détruire les cellules cancéreuses en fragmentant leur ADN.
Les effets néfastes des rayonnements ionisants sur l’homme ont été compris rapidement après la découverte des rayons X et de la radioactivité. Dans la foulée, ils ont permis le développement de la radiothérapie, qui vise à tuer les cellules cancéreuses avec de fortes doses de rayonnements ionisants ciblées sur la tumeur.
- Au niveau inférieur, celui de la cellule, ils ont le pouvoir d’arracher des électrons aux molécules qu’ils rencontrent, créant des ions et des radicaux libres. Des milliers d’ionisations et de lésions moléculaires sont créées en cascade en une fraction de seconde. Des mécanismes de signalisation et de réparation de la cellule sont alors mis en œuvre. Les réparations seront plus ou moins fidèles selon la gravité des lésions.
- Au niveau supérieur, celui des tissus, l’effet dépend du pourcentage de cellules touchées, le tissu n’arrivant plus à assurer sa fonction lorsque trop de cellules sont mortes.
Les rayonnements ionisants en radiothérapie
Les effets néfastes des rayonnements ionisants sur l’homme ont été compris rapidement après la découverte des rayons X et de la radioactivité. Dans la foulée, ils ont permis le développement de la radiothérapie, qui vise à tuer les cellules cancéreuses avec de fortes doses de rayonnements ionisants ciblées sur la tumeur.
En radiothérapie, les rayons X ou photons vont permettre de détruire les cellules cancéreuses en fragmentant leur ADN. Une activation et une modification fonctionnelle et/ou structurale des cellules irradiées sont alors observées. C’est pour cette raison que les rayonnements ionisants sont utilisés dans les stratégies curatives des tumeurs.
Lors d’une radiothérapie, des effets indésirables tels que la fatigue, des irritations de la peau ou des muqueuses sont néanmoins observés. Ils s’expliquent par les dommages aux cellules saines de la zone irradiée. La capacité de réparation des lésions est néanmoins plus importante pour les cellules saines que pour les cellules tumorales. L'efficacité de la radiothérapie est basée sur cet effet différentiel entre le tissu sain et la tumeur.
À noter que la radiothérapie est fréquemment combinée avec un traitement médicamenteux afin de renforcer l’effet des deux thérapies.
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L'action des rayonnements ionisants en radiothérapie
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La radiothérapie externe
La radiothérapie externe consiste à diriger des rayonnements ionisants à fortes doses, 20 à 80 grays (Gy) selon la tumeur et l’organe, à travers la peau et les tissus pour détruire la tumeur tout en épargnant les cellules saines avoisinantes. En bloquant la capacité à survivre ou à se diviser des cellules cancéreuses, l’irradiation va entraîner la disparition de la tumeur.
Cette technique est fondée sur l’étalement et le fractionnement de la dose d’irradiation pour permettre, entre chaque séance, aux tissus sains traversés par le faisceau d’irradiation de se régénérer plus rapidement que la tumeur. En effet, si les cellules cancéreuses prolifèrent plus rapidement que les cellules saines, elles sont également plus sensibles à la radioactivité.
En fonction de la tumeur à traiter, plusieurs techniques de radiothérapie externe peuvent être utilisées.
La radiothérapie conformationnelle
Cette technique vise à faire correspondre le volume irradié au volume de la tumeur, en épargnant au maximum les tissus sains avoisinants. Pour ce faire, 4 à 6 orientations de faisceau peuvent être utilisées afin que la forme du champ irradié soit adaptée à la forme du volume tumoral grâce à des caches, parfois intégrés à l’accélérateur.
La RCMI permet de moduler en cours de séance le débit de dose délivré par chacun des faisceaux afin de protéger les tissus sains. Cette modulation est assurée par un collimateur multi-lames qui se déplacent d’avant en arrière afin de cibler la tumeur avec la meilleure dose possible.
Les organes du patient peuvent légèrement bouger en cours de séance, principalement à cause de la respiration. Ce sera également le cas d’une tumeur située dans un organe mobile comme les poumons. Afin d’améliorer la précision des traitements, certaines services utilisent des techniques innovantes d’asservissement du faisceau de rayonnement aux mouvements des organes.
La radiothérapie stéréotaxique, appelé également radiochirurgie, est une technique de radiothérapie guidée par l'image de haute précision. Dans ce cadre, le traitement est réalisé à l’aide de microfaisceaux de photons ou de protons qui convergent au centre de la lésion. Il permet de délivrer une forte dose de rayonnements sur des petites lésions et certaines malformations vasculaires cérébrales.
La radiothérapie stéréotaxique fractionnée, à savoir en plusieurs séances, est en développement pour le traitement de lésions plus volumineuses.
- La tomothérapie. Cette technique de radiothérapie stéréotaxique couple un scanner et un accélérateur de particules miniaturisé qui tourne autour du malade pendant que la table se déplace. L’appareil délivre de manière hélicoïdale une dose qui va s’adapter à la tumeur en épargnant mieux les organes à risques avoisinants, tout en contrôlant en temps réel la position du patient.
- Le Cyberknife. Capable de traiter des tumeurs dans tout le corps, en général en deux à cinq séances, cet appareil de radiochirurgie combine des techniques de guidage par imagerie médicale et de robotique assistée par ordinateur. Il permet de détecter, suivre et corriger les déplacements de la tumeur et les mouvements du patient tout au long du traitement avec une exactitude sub-millimétrique. La tomothérapie et le cyberknife sont destinés à traiter des tumeurs dont la localisation ne permet pas la réalisation d'une radiothérapie conformationnelle.
- La tomothérapie et le cyberknife sont destinés à traiter des tumeurs dont la localisation ne permet pas la réalisation d'une radiothérapie conformationnelle.
La radiothérapie interne
La radiothérapie interne a été la première forme de radiothérapie découverte, utilisant en particulier le radium pour le traitement des tumeurs gynécologiques. Les éléments radioactifs utilisés en radiothérapie interne émettent des rayonnements alpha et bêta. Ces rayonnements courts permettent de délivrer une dose et un débit de dose élevés dans un faible volume (la tumeur) en épargnant au maximum les tissus sains environnants.
Les techniques de radiothérapie interne varient en fonction de la nature et de la localisation de la tumeur.
La curiethérapie
En curiethérapie, les éléments radioactifs en sources non scellées sont introduits à l’intérieur ou à proximité immédiate des tumeurs. Cette technique concerne essentiellement les cancers ORL, de la peau, du sein ou des organes génitaux.
Sont ainsi utilisés en curiethérapie l’iode 125 dans le traitement du cancer de la prostate, l’yttrium 90 pour le cancer du foie multi métastatiques, l’iridium 192 pour le cancer du sein. Il existe plusieurs techniques de curiethérapie qui varient en fonction de la nature et de la localisation de la tumeur :
- La curiethérapie endocavitaire consiste à introduire un tube spécial ou un fourreau dans la zone tumorale, avant de le charger avec une source radioactive. Une fois le traitement terminé, l’applicateur est retiré ;
- La curiethérapie interstitielle à chargement différé. De minuscules tubes synthétiques sont insérés directement dans la tumeur puis chargés avec une source radioactive. Ils sont retirés à la fin du traitement ;
- La curiethérapie interstitielle avec implants permanents. Des aiguilles creuses contenant des grains d’iode radioactif libèrent de petites doses de rayonnement pendant plusieurs semaines. L’intensité des sources décroît graduellement.
La radiothérapie interne vectorisée
La radiothérapie interne vectorisée – appelée aussi radiothérapie métabolique - consiste à administrer les rayons via un médicament porteur d’un élément radioactif. Le traitement s’effectue le plus souvent par voie veineuse ou par voie orale.
La radiothérapie interne vectorisée repose sur des radiopharmaceutiques choisis pour leur ciblage sélectif de cellules tumorales, lesquelles doivent être de petite taille. Grâce aux progrès de la génétique, des médicaments sont développés depuis la fin des années 2000. Le premier exemple est l’iode 131 qui est capté de façon quasi exclusive par les tumeurs thyroïdiennes. Le radium 223 a été introduit récemment pour traiter les métastases osseuses des cancers de la prostate.
D’autres thérapies utilisent des éléments radioactifs couplés à des molécules. C’est le cas de la molécule MIBG marquée à l’iode 131 pour les neuroblastomes ou les tumeurs neuroendocrines notamment digestives. Enfin, la radioimmunothérapie (RIT) associe un anticorps antitumoraux à un élément radioactif. L’efficacité du RIT a été démontrée en hématologie pour les lymphomes B.