Perspectives en radiothérapie : des techniques avec moins d’irradiation des tissus biologiques

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Des radiothérapies ciblées et moins nocives pour les cellules saines ? Telles sont les perspectives ouvertes par les résultats obtenus par des chercheurs français du Laboratoire de chimie physique – matière et rayonnement (CNRS/UPMC), en collaboration avec des scientifiques allemands et américains (1). En effet, jusqu’à présent, la radiothérapie employée dans la lutte contre le cancer, utilise une large gamme d’énergie en irradiant les tissus biologiques.

En étudiant sur le plan fondamental le comportement de molécules soumises à un rayonnement ayant une énergie finement choisie, les chercheurs ouvrent la perspective à des radiothérapies futures, réduisant la quantité de tissus environnants affectés ou dont la dose totale d’irradiation serait considérablement réduite. Ces travaux, dont les retombées en médecine pourraient être importantes viennent d’être publiés sur le site de la revue Nature et apportent un nouvel éclairage sur le comportement de la matière à l’échelle atomique.

La radiothérapie actuellement utilisée dans près de 50 % des traitements du cancer irradie les tissus biologiques avec un rayonnement situé sur une large gamme d’énergie afin de détruire les cellules cancéreuses. Les travaux de cette équipe internationale menée par deux chercheurs du CNRS, du Laboratoire de chimie physique – matière et rayonnement (CNRS/UPMC) devraient permettre en ciblant plus finement la gamme d’énergie utilisée d’améliorer la précision et la qualité du traitement. Leurs recherches fondamentales à l’origine visaient à étudier le comportement de la matière à l’échelle atomique soumise à un rayonnement, ici de type rayon X, dont l’énergie est choisie de manière très précise. Lorsqu’un atome absorbe des rayons X d’une énergie donnée, un processus, appelé « relaxation coulombienne interatomique », se met en œuvre, provoquant l’émission d’électrons par un des atomes au sein d’une molécule. Dans leur expérimentation, les chercheurs ont montré qu’il est possible de produire une quantité importante d’électrons de basse énergie dans l’environnement immédiat de cet atome cible. On parle alors de phénomène de résonance.

En quoi ces résultats peuvent-ils être intéressants pour la radiothérapie ? Dans un environnement vivant, ces électrons de basse énergie sont capables d’induire la rupture d’un double brin d’ADN voisin. Or, les cellules vivantes, dont les cancéreuses, n’ont en général que la capacité de réparer les dommages causés sur un seul brin d’ADN, mais pas lorsque ces dommages touchent le double brin. Par ce processus, on peut donc envisager de cibler les cellules cancéreuses pour les détruire.

L’irradiation de tissus biologiques en radiothérapie se faisant sur une large gamme d’énergie, l’avantage d’utiliser une radiation d’énergie finement choisie afin de provoquer une émission résonante des électrons est double: les rayons X pénètrent profondément dans les tissus mais seuls des atomes précis au sein de de molécules choisies, administrées préalablement de façon à cibler les cellules cancéreuses sont ainsi excités, et les tissus sains plus éloignés ne sont pas affectés par l’irradiation. De plus, l’excitation résonante est dix fois plus efficace que l’excitation non résonante produite par une irradiation moins spécifique. La dose totale d’irradiation peut ainsi être considérablement réduite.

Ces résultats ont pour l’instant été obtenus sur de petites molécules constituées de moins de cinq atomes. Les chercheurs proposent maintenant de tester ce processus de production d’électrons sur des molécules plus complexes, contenant plusieurs centaines, voire des milliers d’atomes comme les molécules constituant les cellules vivantes. À terme, le but est de produire de tels électrons, toxiques pour l’ADN, au sein de cellules cancéreuses. Pour ce faire, les chercheurs envisagent d’irradier les tissus avec des rayons X ayant l’énergie adaptée, après marquage des cellules cancéreuses par un atome-cible.
Techno-Sciences

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