Radiothérapie par Photo-Activation d’Eléments LOurds – RAPHAELO

. Etude des dégâts générés sur l’ADN des cellules par les rayonnements ionisants
. Etude à l’échelle cellulaire des interactions rayonnement X – éléments absorbants relève de compétences en physique et en modélisation numérique appliquées aux interactions rayonnement-matière.
. L’optimisation de la distribution des drogues nécessite la maîtrise des outils d’imagerie IRM et de tomodensitométrie.
. Les tests précliniques permettent d’évaluer l’intérêt des différentes méthodes d’irradiations sur des modèles de tumeurs gliales. La maîtrise de l’outil d’irradiation, des différentes géométries de dépôt de dose et leur contrôle relèvent de compétences en physique.

L’étude in vitro de divers agents photo-activables et l’étude physico-chimique des dommages induits par l’irradiation ont été réalisées. Des nanoparticules d’or et de gadolinium (synthétisées par l’équipe d’Olivier Tillement (UCB Lyon)) ont été évaluées. Des études clonogéniques ont été conduites in vitro sur des cellules F98, pour mesurer le « facteur d’augmentation de sensibilité » et ce, pour différentes énergies d’irradiation (25keV à 1.25MeV). Lorsque les nanoparticules sont externes aux cellules, il a été observé que la survie cellulaire suit la même tendance en fonction de l’énergie des photons incidents, que le facteur d’augmentation de dose théorique, calculé par simulation Monte Carlo.
L’objectif de l’équipe de l’IGR est de déterminer si les mêmes effets photoélectriques peuvent être obtenus avec un tube à rayon X conventionnel. Emilie BAYART a été recrutée au mois de juillet en tant que post-doctorante pour mener les expérimentations in vitro et in vivo.
Une étude amont de l’effet des nanoparticules sous irradiation par simulation Monte Carlo a été réalisée. les spectres d’électrons et les doses déposées localement à l’échelle sub-micrométrique dues aux particules secondaires produites par des nanoparticules de gadolinium et d’or sous irradiation ont été évalués sur le noyau de la cellule. L’évaluation de l’efficacité thérapeutique des NPs (Au et Gd) ont été injectées dans le cerveau de rats porteurs de gliomes F98, . Nous avons caractérisé la biodistribution des NPs par tomographie synchrotron haute résolution (350 µm). Nous avons aussi entrepris d’évaluer in vivo l’effet radiosensibilisant d’une combinaison d’IUdR et de Dbait, une molécule inhibitrice de la réparation de l’ADN..

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This project allowed us to publish our research work in international journals (5 publications in international journals (2 other in preparation) and participate in various scientific events, both French and international.) Young researchers were in particular brought to present their work at prestigious conferences such as the Gordon Conference in the United States among others (8 international conferences, 6 national conferences). Main publications and abstracts of oral presentations are included at the end of document.

Le projet RAPHAELO a pour but de proposer une technique de radiothérapie innovante reposant sur l’incorporation d’atomes cibles absorbants au voisinage immédiat des cellules tumorales, voire à l’intérieur de celles-ci et leur irradiation par rayonnement synchrotron. Les atomes lourds, ionisés après absorption photoélectrique des photons incidents d’énergie optimale, se désexcitent en réorganisant leur cortège électronique. Il en résulte l’émission de photons de fluorescence et la génération de photoélectrons et de cascades d'électrons Auger. Ces électrons peuvent être fortement toxiques s'ils sont produits au voisinage des cellules tumorales. Le rayonnement synchrotron de l’ESRF est l’outil idéal pour provoquer ces évènements photo électriques et générer ainsi de très forts dépôts de dose à proximité des atomes lourds activés. Les mécanismes de radio-sensibilisation sont complexes et ne sont pas encore complètement élucidés, ils dépendent de nombreux paramètres physiques, chimiques et biologiques.
Le premier volet du projet de recherche ici proposé devrait permettre de mieux comprendre les phénomènes fondamentaux et d’orienter le choix des éléments photo-activables les plus pertinents à étudier ensuite in vivo. En parallèle, nous optimiserons la distribution intracérébrale des drogues par modélisation et mesures expérimentales tout d’abord sur fantôme puis sur modèle tumoral chez le rongeur. Finalement, nous testerons l’efficacité thérapeutique du traitement propose proposé par des essais précliniques chez le petit animal.