La thérapie par faisceau de particules est de plus en plus utilisée pour traiter de nombreux types de cancer. Elle consiste à soumettre les tumeurs à des faisceaux de particules chargées de haute énergie comme des protons. Bien que plus ciblée que la radiothérapie conventionnelle utilisant les rayons X, cette approche endommage toujours les tissus normaux environnants. Concevoir le plan de traitement optimal pour chaque patient, il est essentiel de connaître l'énergie du faisceau et son effet sur la tumeur comme sur les tissus normaux.
Dans une étude récente publiée dans EPJ D , un groupe de chercheurs dirigé par Ramin Abolfath à l'Université du Texas MD Anderson Cancer Center, Houston, Texas, ETATS-UNIS, proposer un nouveau modèle mathématique décrivant les effets de ces thérapies par faisceaux sur les tissus des patients, basé sur le nouveau, plus complexe, paramètres. Grâce à ces nouveaux modèles, les cliniciens devraient être en mesure de prédire plus précisément l'effet des faisceaux de protons sur les tissus normaux et tumoraux, leur permettant de préparer des plans de traitement plus efficaces.
Les effets thérapeutiques et toxiques d'un faisceau de protons peuvent tous deux être décrits en utilisant une combinaison de deux effets :l'effet biologique du rayonnement; et deuxieme, la quantité d'énergie que le faisceau transfère au tissu par unité de longueur parcourue, appelé transfert d'énergie linéaire (LET).
Depuis plus d'un demi-siècle, les cliniciens ont basé leurs plans de traitement sur des modèles radiobiologiques standard. Celles-ci n'impliquaient que deux paramètres :alpha, qui est proportionnel à LET; et bêta, qui est indépendant de LET.
Dans cette nouvelle approche, les auteurs ont modélisé les processus par lesquels le transfert d'énergie des rayonnements ionisants produit des dommages potentiellement mortels à l'ADN à l'échelle microscopique. Ils l'ont ensuite couplé à des modèles de naissance et de mort de cellules dans des colonies millimétriques.
Abolfath et ses collègues ont adapté leur modèle aux données sur la réponse des cellules cancéreuses du poumon à des doses thérapeutiques d'irradiation par faisceau de protons, et a constaté que les modèles radiobiologiques standard s'appliquaient le plus mal lorsque l'énergie du faisceau était faible. Ils ont ensuite utilisé ces résultats pour générer de nouveaux modèles dans lesquels alpha et bêta ont été remplacés par des formules plus complexes, qui sont capables d'expliquer certaines anomalies observées dans la survie cellulaire.
