Des agents de contraste à ultrasons pour une radiothérapie plus précise
Environ 50 % des patients atteints de cancer sont traités par radiothérapie. Celle-ci s’améliore constamment et permet de cibler avec précision les cellules tumorales en leur administrant de fortes doses de rayonnement tout en protégeant les cellules saines. Cependant, la dosimétrie, qui garantit la sécurité du traitement en vérifiant que les doses ont bien atteint la cible visée, accuse un certain retard. «Actuellement, la radiothérapie fait penser à un voyage en voiture dont l’itinéraire est méticuleusement planifié et où la voiture est équipée de dispositifs de navigation de haute technologie, mais ses vitres étant opaques, il est impossible de déterminer les conditions de circulation», explique Jan D’hooge, coordinateur du projet AMPHORA, soutenu par l’UE. Pour améliorer la sécurité des patients, AMPHORA a été créé afin de proposer des solutions de vérification des doses de radiothérapie. Le projet a mis au point une technique non invasive destinée à évaluer en temps réel les doses de rayonnement en coulant des agents de contraste à ultrasons dans des dispositifs théranostiques de détection de dose. «En fournissant aux cliniciens un moyen de contrôler l’administration de la dose au patient, notre technologie pourrait révolutionner l’assurance de la qualité et le suivi du traitement», explique Mihnea Vlad Turcanu, chercheur du projet AMPHORA.
Imagerie de l’irradiation en temps réel
Des recherches menées précédemment dans le laboratoire de la KU Leuven avaient révélé que certains agents de contraste sont sensibles à l’irradiation, ce qui constitue un moyen d’identifier les zones exposées à l’irradiation. L’objectif principal d’AMPHORA était d’optimiser ces agents, ainsi que le processus impliqué dans la quantification de la dose d’irradiation atteignant la cible. L’équipe a expérimenté une série d’agents de contraste comprenant différents composants chimiques, pour trouver le type le plus approprié de nanogoutelettes. Celles-ci sont dotées d’un noyau liquide et d’une enveloppe composée d’un polymère synthétique hydrosoluble. «Fait intéressant, les nanogouttelettes ne sont pas visibles sur les images échographiques, mais se vaporisent lorsqu’elles sont exposées à la radiothérapie; cette transition vers une bulle gazeuse peut facilement être visualisée sur une image échographique par l’apparition d’un minuscule point lumineux», ajoute Mihnea Vlad Turcanu de la KU Leuven, hôte du projet.
Le protocole de vérification
Les agents de contraste sont injectés aux patients par voie intraveineuse et s’accumulent dans les tumeurs et autour de celles-ci. La vaporisation de ces agents est ensuite détectée par une sonde à ultrasons. Après avoir expérimenté différents modèles, l’équipe a pu établir qu’une sonde en spirale convenait le mieux. Le système d’imagerie par ultrasons, assisté par un réseau neuronal appelé BubbleNet, également fabriqué sur mesure par AMPHORA, superpose la distribution de la vaporisation sur des images à ultrasons de l’anatomie du patient. Les cliniciens peuvent ainsi voir sur un écran où, et en quelles quantités, l’irradiation est délivrée. «Cela indique si les tissus sains, ainsi que les tissus malades, sont irradiés, et si la dose correcte atteint la tumeur, ce qui fournit aux cliniciens des informations précieuses leur permettant de décider en temps réel s’ils doivent adapter la thérapie», souligne Mihnea Vlad Turcanu. Atteindre la réponse optimale au rayonnement a constitué un défi de taille, car, pour une performance optimale, les agents de contraste requièrent des températures d’environ 50 °C, soit 13 °C de plus que la température corporelle. Ceci était non seulement techniquement compliqué à réaliser, mais également dangereux pour les patients. La solution a consisté à utiliser un champ acoustique qui régule la pression dans la zone concernée, diminuant ainsi le seuil de sensibilisation des agents de contraste.
Possibilités de retombées commerciales
La preuve de concept d’AMPHORA a été testée avec succès sur des fantômes et sur des rats vivants. Avant de commercialiser le dispositif à grande échelle, en créant éventuellement une société dérivée, l’équipe finalisera les tests sur de petits animaux puis sur des animaux plus grands, avant de passer aux essais cliniques. Le projet a déjà recueilli des lettres d’intérêt de la part de sociétés de premier plan. «AMPHORA pourrait engendrer le développement de nouvelles technologies pour la radiothérapie et ouvrir la voie à d’autres applications thérapeutiques et de détection in vivo basées sur les agents de contraste, telles que la chimiothérapie ciblée. Cela pourrait contribuer à réduire les effets secondaires de la chimiothérapie, tout en améliorant le pronostic des patients grâce à une meilleure synergie entre la chimiothérapie et la radiothérapie», conclut Mihnea Vlad Turcanu.
Mots‑clés
AMPHORA, radiothérapie, sonde à ultrasons, dose, rayonnement, cancer, agents de contraste, nano, réseau neuronal, tumeur
