La protonthérapie et l’hadronthérapie du CERN fournissent une arme nouvelle contre le cancer avec le système LIGHT

Par Drew Turney
- 9 Jan 2018 - 8 min De Lecture
proton beam therapy Linac 4
Le système LIGHT d’Advanced Oncotherapy est basé sur un accélérateur linéaire de particules, ou linac, tout comme le nouveau Linac 4 du CERN (en photo). Avec l’aimable autorisation du CERN/Robert Hradil, Monika Majer/ProStudio22.ch.

Selon l’Institut national du cancer des États-Unis, près de 40 % des Américains auront un cancer au cours de leur vie. L’Organisation mondiale de la santé désigne le cancer comme la seconde cause de mortalité sur le plan mondial, responsable d’environ un décès sur six. Au cas où vous l’auriez oublié, le cancer est un grand problème.

Parallèlement à la chimiothérapie et à la résection chirurgicale des tumeurs, environ 40 % des patients atteints d’un cancer sont traités par radiothérapie, qui envoie des radiations ionisantes dans le corps, ce qui tue les cellules malignes au moyen de photons X. Dans le monde entier, environ 17 000 cliniques pratiquent aujourd’hui la radiothérapie à rayons X.

La radiothérapie classique peut endommager les tissus qui entourent la tumeur étant donné qu’elle ionise toutes les cellules sur son chemin, ce qui entraîne des effets secondaires potentiellement graves associés au traitement anticancéreux (et s’avère encore plus problématique lorsque le cancer est situé près d’un organe vital). Mais voici qu’arrive le proton, cette particule chargée positivement et que l’on trouve dans le noyau des atomes. La protonthérapie pour traiter le cancer, utilisée depuis 1954, promet un contrôle plus précis de là où l’énergie qui détruit les cellules cancéreuses est déposée.

cancer cell
Une cellule cancéreuse

Il ne fait aucun doute que la protonthérapie est une méthode bien meilleure, et pourtant elle n’est disponible que dans environ 65 établissements dans le monde. Cherchez l’erreur…

Enfoncer le clou au marteau-pilon

Cette incohérence a interpellé les chercheurs qui ont lancé Advanced Oncotherapy. Basée à Londres, et comptant 90 personnes au Royaume-Uni, en Suisse et aux États-Unis, la société est en train de propulser la protonthérapie vers l’avant grâce à son nouveau système : le « LIGHT ».

Les recherches initiales ont débuté à partir d’un programme du CERN à Genève. Au départ, le laboratoire ADAM, une filiale d’Advanced Oncotherapy dérivée du CERN, a joué un rôle déterminant. D’ailleurs, 60 des membres du personnel scientifique d’Advanced Oncotheray sont basés à Genève. Selon David Navas, le vice-président des relations avec les investisseurs et du développement corporatif d’Advanced Oncotherapy, la technologie initiale du CERN reste toujours un atout majeur pour la société. Et d’expliquer : « Détenir une licence sur une technologie du CERN qui est le fruit de plusieurs décennies de recherches qu’il a menées sur l’accélération des particules est un atout énorme pour ADAM et pour Advanced Oncotheray. »

Advanced Oncotherapy va pouvoir traiter son premier patient en 2020. Malgré tout, si cette technologie existe depuis les années cinquante, pourquoi nécessite-t-elle encore des développements ? Dit simplement, la protonthérapie coûte trop cher, et elle est inaccessible d’un point de vue technique. David Navas explique : « Les systèmes actuels sont basés sur les cyclotrons ou les synchrotrons. Le système d’accélération présente des inconvénients dans sa conception même. »

Décomposition des pièces composant le système LIGHT. Avec l’aimable autorisation d’Advanced Oncotherapy.

Ces systèmes sont très volumineux et lourds et doivent être fabriqués et installés dans des conditions très contrôlées (traduisez : très coûteuses). Ils peuvent avoir la taille d’un terrain de football, ce qui s’avère impossible pour la plupart des hôpitaux. Même s’il existe des accélérateurs plus petits, ils souffrent des mêmes problèmes que les autres cyclotrons et synchrotrons, à savoir d’une modulation lente de l’énergie du faisceau ce qui est problématique lorsqu’on veut atteindre des cibles précises. Le système nécessite un bâtiment spécifique, ainsi qu’un accélérateur qui à lui seul peut coûter jusqu’à 100 millions de dollars pour des systèmes de salles à multitraitement, ce qui est inabordable pour la plupart des organismes de santé.

Le directeur qualité d’Advanced Oncotherapy, Neil Barker se souvient d’avoir entendu parler de l’installation d’un synchrotron où il avait d’abord fallu monter la machine avant de construire ensuite le bâtiment autour d’elle. Il raconte : « Ils ne pouvaient pas trouver de grue de 800 tonnes. Ils ont donc dû l’installer avec deux grues de 500 tonnes. »

Le système d’Advanced Oncotherapy, quant à lui, se décompose en modules constitutifs et il est simplifié. « Un monte-lit standard pourrait déplacer tous les éléments, pour les transporter au point d’assemblage dans une clinique ou dans un bâtiment spécialement conçu », ajoute Neil Barker. Ceci s’explique par le fait que la société a mis au point un accélérateur linéaire au lieu de la forme circulaire classique. LIGHT, le seul accélérateur linéaire au monde pour la protonthérapie, présente plusieurs avantages par rapport aux accélérateurs circulaires : il prend moins de place, ne nécessite pas de refroidissement cryogénique complexe et coûteux, il exige moins de protection parce que les rayonnements parasites sont réduits, et il offre la possibilité de changer les niveaux d’énergie de façon rapide, impulsion par impulsion.

Le chemin théoriquement sans fin à l’intérieur d’un cyclotron ou d’un synchrotron circulaire signifie que la particule est accélérée progressivement jusqu’à la valeur voulue. Par contre, un système linéaire n’a pas cette distance infinie. Les particules ont un chemin court à parcourir de l’état d’arrêt jusqu’à une énergie suffisante avant d’entrer dans le corps.

Une fois dans le corps, les protons déposent un rayonnement ionisant juste avant qu’ils ne s’arrêtent (ce qu’on appelle le pic de Bragg). La variation d’énergie des protons détermine le point exact où ils déposeront pratiquement toute leur énergie, détruisant les cellules malignes dans une tumeur tout en ne déposant que très peu d’énergie en chemin, et aucune après le pic de Bragg. Cela signifie que les tissus sains sont presque complètement épargnés, ce qui améliore la qualité de vie durant le traitement et réduit le risque d’effets secondaires à long terme.

À l’heure qu’il est, le LIGHT d’Advanced Oncotherapy mesure moins de 24 mètres et pourrait être réduit de moitié si on faisait faire un demi-tour au faisceau tout en maintenant une production d’énergie maximum. Il s’agit d’un faisceau de protons de 230 mégaélectrons volts se déplaçant à 60 % de la vitesse de la lumière, ce qui est comparable aux technologies existantes. Advanced Oncotherapy utilise les logiciels Inventor et Vault d’Autodesk pour la conception du LIGHT, et Fusion Lifecycle d’Autodesk gère quant à lui un grand nombre des procédures de soutien commercial.

Un traitement de bout en bout

Le traitement ne consiste pas uniquement à aligner l’accélérateur et à demander au patient de ne pas bouger : c’est un peu plus compliqué que ça. Chaque traitement nécessite un ensemble complexe de données couvrant la planification du traitement, l’imagerie médicale, la gestion des systèmes, la protonthérapie, et ainsi de suite. D’un point de vue clinique et réglementaire, il est nécessaire de surveiller et d’enregistrer précisément chaque information.

Il incombe aux techniciens hospitaliers de s’assurer que les différents systèmes (accélérateur de particules, appareils d’imagerie médicale, systèmes de planification du traitement, entre autres) fonctionnent bien ensemble. Neil Barker fait remarquer que « la tâche des techniciens radiologues est assez pointue. Ils doivent suivre la séquence manuellement, surveiller un écran pour cette étape de la séance de traitement puis un autre pour une étape différente. » LIGHT est conçu comme une solution clé en main, couvrant tous les systèmes et logiciels nécessaires.

Sachant qu’Advanced Oncotherapy offre une solution intégrale, Fusion Lifecycle est le logiciel idéal pour une solution complète de stockage et de gestion des documents qui permet un échange fluide d’information entre Advanced Oncotherapy, ses fournisseurs et le personnel clinique.

Neil Barker ajoute : « À tout moment, on peut obtenir des informations de base sur le patient, sur d’autres praticiens, etc. sur l’écran de contrôle. Ensuite, l’écran de travail suit le déroulement des opérations et présente chaque tâche en cours aux praticiens. Cette méthode leur simplifie la tâche, car elle élimine une grande partie de la pollution visuelle de la salle de traitement : ils ne voient que les parties sur lesquelles ils travaillent et ils les voient dans l’ordre. Les vérifications des interactions sont faites dans le logiciel, ce qui réduit la possibilité d’erreurs et la charge de travail des praticiens. »

Et c’est une bonne chose, étant donné que ces derniers verront de plus en plus de patients : les prévisions récentes suggèrent que le marché mondial de la protonthérapie atteindra 2,88 milliards de dollars d’ici 2025, bien que le coût des traitements ait limité son adoption jusqu’ici. Même avec des mesures comptables objectives, l’équation financière a du mal à passer. Mais si l’accélérateur linéaire de protons d’Advanced Oncotherapy (avec son prix abordable associé, son accessibilité et ses caractéristiques uniques) tient ses promesses, cet état de fait risquerait bien de changer. Et l’on a hâte que ce changement arrive si cela signifie vaincre enfin le cancer et sauver davantage de vies.

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