La radiothérapie de l'origine à nos jours
Les quatre grandes dates jalonnant la découverte et la mise au point de la radiothérapie
28 décembre 1895
Wilhem Conrad Röntgen, physicien allemand (1845 - 1923), premier Prix Nobel de physique, en 1901 découvre, un peu par hasard, les rayons X et réalise, la première radiographie, celle de la main de son épouse Bertha Röntgen.
Mars 1896
Henri Becquerel, physicien français (1852 - 1908), Prix Nobel de physique en 1903, découvre la radioactivité. En mars 1896, le ciel est voilé, il ne peut exposer au soleil un sel phosphorescent d’uranium et range celui-ci dans un tiroir, avec une plaque photographique vierge enveloppée dans du papier noir. Quelques jours plus tard, il découvre que ce sel a émis spontanément un rayonnement pénétrant capable d'impressionner la plaque photographique.
4 Juillet 1896
Dans son cabinet médical des Échelles (Savoie), Victor Despeignes* réalisa la toute première radiothérapie contre un cancer, étayée par des preuves indiscutables. Ce cas est publié, dans le « Lyon médical ». Ce premier article concere un cancer de l'estomac traité par les « rayons de Roentgen ».
1898
Marie Sklodowska-Curie, physicienne d'origine polonaise (1867 - 1934), Prix Nobel en 1903 de physique et en 1911 de chimie, isole le radium à partir de la pechblende** et invente le terme de radioactivité.
* Despeignes V. Observation concernant un cas de cancer de l'estomac traité par les rayons Roentgen. Lyon Med 1896:428-30
** Minerai d'uranium et de radium composé surtout d'uranite et d'autres oxydes, formé de veines ou de masses compactes imprégnant des roches sableuses, gréseuses ou des restes végétaux fossilisés
La naissance de la radiothérapie
1900-1939 c'est la période du kilovoltage et du radium
Les premiers générateurs de rayons X utilisaient le tube mis au point par William Crookes (physicien britannique 1832 - 1919). Par la suite, ce fut le tube proposé par William Coolidge (physicien américain 1873 - 1975) qui devint le "standard".
Ces tubes avait une faible énergie et ne permettaient d'obtenir des énergies que de 100 puis de 200 kV.
La dose était alors quantifiée cliniquement en « dose érythème ». C'est le temps des rayons qui « brûlent » la peau !
Des premiers succès...
La barrière cutanée et les faibles énergies limitent l'efficacité. Néanmoins, les premiers cancers contrôlés par la radiothérapie sont observés dès 1902. Ce sont des cancers de la peau.
Certaines tumeurs radiosensibles donnent des réponses spectaculaires, comme les séminomes du testicule et la maladie de Hodgkin.
Des améliorations...
On découvre rapidement l'intérêt du fractionnement pour améliorer l 'index thérapeutique.
Dès 1930, Henri Coutard (médecin français 1876 - 1950) définit un facteur temps optimal pour les carcinomes épidermoïdes de la sphère ORL.
À l'heure actuelle, le rythme de cinq séances par semaine de 2 Gy, défini à cette époque, reste un standard pour la majorité des irradiations à visée curative.
La curiethérapie...
À la suite de la découverte du radium par Marie Curie, se développent les premières techniques de curiethérapie, efficaces dès les années 1920 pour les cancers accessibles : peau, col de l'utérus, lèvre, langue mobile, canal anal.
1950-1995 période du mégavoltage...
Pierre et Irène Joliot Curie découvrent la radioactivité artificielle en 1936. Cette découverte permettra, dès 1951, d'installer le premier appareil de télécobalt, au Canada.
Cette nouvelle technique évite les « brûlures » cutanées va se répandre dans la majorité des pays.
En France, le premier appareil de cobalt est installé à Paris en 1953. Un bêtatron est installé à l'Institut Gustave Roussy en 1961.
Les accélérateurs de particules
La technologie des générateurs de haute fréquence appliquée à la radiothérapie va aboutir à la fabrication des accélérateurs de particules produisant des rayons X de 6 puis 15, voire 25 MV.
Les tumeurs profondes du thorax, de l'abdomen ou du pelvis peuvent désormais être irradiées sans toxicité prohibitive à des doses curatives.
La curiethérapie va également bénéficier de progrès spectaculaires...
Le radium est progressivement abandonné pour des problèmes de radioprotection. Il est remplacé par l'iridium 192 et la technique du chargement différé. Les doses sont plus homogènes, les volumes sont plus grands et la radioprotection bien meilleure.
D'autres techniques de curiethérapie se développent : les disques de ruthénium 106 (et d'iode 125) pour les mélanomes de la choroïde et surtout les implants permanents d'iode 125 qui vont s'imposer dans les cancers de prostate.
Quelques principes généraux
LE CONTEXTE
Les chiffres en 2016
On estime que la radiothérapie est utilisée pour le traitement d’au moins 60 % des cancers. Près de 200 000 personnes atteintes de cancer ont été traitées par radiothérapie : 112 000 dans le secteur public et 88 000 dans le secteur libéral. Ceci représente plus de 4 millions de séances...
Le compromis...
Il important de comprendre que la radiothérapie implique un compromis entre la nécessité d’irradier suffisamment le tissu cancéreux pour permettre le contrôle local de la tumeur et la volonté d’irradier au minimum les tissus sains voisins afin de limiter les effets secondaire et la morbidité.
LES RADIATIONS IONISANTES
La radiothérapie est un traitement locorégional du cancer qui utilise les radiations, c’est-à-dire les rayonnements ionisants, pour détruire les tissus cancéreux.
Les radiations ionisantes créent des ionisations dans la matière en arrachant des électrons aux atomes des molécules du milieu.
LES DIFFÉRENTS TYPES DE RAYONNEMENTS
Les rayonnements électromagnétiques sont des quantums d'énergie transportés par une onde électromagnétique à la vitesse de la lumière. Il s'agit de photons γ ou de photons X (rayons X).
Les rayonnements particulaires, ce sont des particules élémentaires qui sont employées. Selon le cas il peut s'agir d'électrons, de protons ou de neutrons.
Les quatre phases d'une irradiation
LA PHASE PHYSIQUE
Elle correspond à la création d'une ionisation correspondant à l'arrachement d'électrons. Cette phase est instantanée car elle intervient en 10 -15 seconde !
LA PHASE PHYSICO-CHIMIQUE
Elle correspond à la radiolyse de l'eau et, elle aussi, intervient quasiment instantanément en 10-5 à 1 seconde. Elle aboutit à la formation de radicaux libres qui eux-mêmes entraînent des lésions de l’ADN contenu dans les noyaux des cellules et des membranes cellulaires, en particulier des cellules tumorales.
LA PHASE CELLULAIRE
Cette phase apparait au bout de quelques heures. On peut alors observer
- Une réparation tissulaire complète ou fautive ce qui constitue un effet différentiel, utilisable en thérapeutique
- Une mort mitotique ou apoptotique des cellules irradiées.
LA PHASE TISSULAIRE
Elle correspond aux effets aigus et tardifs de l'irradiation. Elle s'observe sur des périodes variables allant de quelques jours à plusieurs années. Elle est responsable des effets secondaires précoces (nécrose, inflammation) ainsi que des effets secondaires tardifs (fibrose, cancers radio-induits).
Trois grandes techniques de radiothérapie ...
LA RADIOTHÉRAPIE EXTERNE
C'est l'ensemble des techniques utilisant une source de rayonnement située à l'extérieur du malade et généralement à une certaine distance de lui. Il peut s’agit actuellement d’accélérateurs linéaires de particules.
En France, on dénombre 537 appareils de traitements de radiothérapie externe, pour l’ensemble des centres de radiothérapie. Le parc se compose de :
- 425 accélérateurs linéaires polyvalents [la majorité des nouveaux accélérateurs étant équipés de collimateurs multilames (CML)]
- 29 accélérateurs dédiés (CyberKnife®, Novalis®, TomoTherapy®)
- 10 Gamma Knife®
- 10 appareils d’orthovoltage
- 9 appareils per-opératoires dédiés
- 2 cyclotrons.
LA CURIETHÉRAPIE OU BRACHYTHÉRAPIE
C'est l'utilisation de sources radioactives scellées, contenant de l’iridium ou du césium, placées au cours d'une intervention dans les tissus tumoraux ou dans une cavité naturelle, comme le vagin, l’utérus, etc.…
LA RADIOTHÉRAPIE MÉTABOLIQUE
C'est l'utilisation de sources radioactives, généralement injectables, non scellées, qui vont se fixer, grâce à leur métabolisme sur les cellules cibles.
Il peut s’agir d’iode 131 pour traiter certains cancers de la thyroïde, de phosphore 32 pour le traitement de la maladie de Vaquez. Le strontium 89 (Metastron™) et le samarium 153 (Quadramet™), quant à eux, sont utilisés dans le traitement des métastases osseuses.
La médecine nucléaire
EN BREF...
La médecine nucléaire est la spécialité médicale qui utilise des sources radioactives non scellées à ne pas confondre avec :
- La radiologie qui utilise les rayons X pour de l’imagerie
- La radiothérapie qui utilise des faisceaux de particules ionisantes (photons, électrons, protons, ions) pour irradier les tumeurs.
La médecine nucléaire a développé des outils pour combattre le cancer. Ces outils sont utilisés en général en complément de la chirurgie, de la chimiothérapie et/ou de la radiothérapie.
En France il y a 220 centres de médecine nucléaire. Environ 30 millions de procédure sont réalisées annuellement dans les services de médecine nucléaire.
LA TECHNIQUE
La médecine nucléaire utilise l’interaction avec les tissus des radiations émises lors des décroissances radioactives. Les radionucléides les plus utilisés sont : Tc-99m, F-18, I-131
- Les radiations très pénétrantes sont utilisées pour imagerie et le diagnostic (X, γ , β+)
- Les radiations très pénétrantes sont utilisées pour la thérapie (α, β-,e-Auger)
Sociétés savantes de radiothérapie
- Société Française de Radiothérapie Oncologique (SFRO) : www.sfro.org
- Société Française de Physique Médicale (SFPM) : www.sfpm.asso.fr
- Association Française du Personnel Paramédical d'Electroradiologie (AFPPE) : www.new.afppe.net
Mise à jour
26 mars 2019