Effets de la radiothérapie par microfaisceaux synchrotron sur la microvascularisation cérébrale saine et tumorale chez la souris

Effects of microbeam radiation therapy on normal and tumoral microvasculature in mouse

• Auteur / Autrice : Raphaël Serduc
• Direction : Chantal Rémy, Boudewijn Van Der Sanden
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie biologique et médical
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Imagerie par résonance magnétique

Tumeurs cérébrales

Oedème cérébral

Rayonnement synchrotron

Mots clés libres

Radiothérapie par microfaisceaux

Réseau vasculaire cérébral

Résumé

La radiothérapie par microfaisceaux (MRT) est une nouvelle forme de radiochirurgie des tumeurs cérébrales utilisant les rayons X produits par un synchrotron. Elle est basée sur un fractionnemènt spatial du faisceau incident en microfaisceaux de quelques dizaines de micromètres de largeur et permet de délivrer des doses de radiation extrêmement élevées (plusieurs centaines de Gy) sans induire de dégâts tissulaires importants dans les tissus bordant la lésion. Dans ce travail, nous avons pu montrer que l'irradiation en mode microfaisceau n'induisait pas de modification des paramètres morphométriques du réseau vasculaire cérébral de la souris nude (densité de vaisseaux, volume sanguin) au cours des 3 premiers mois qui suivent une irradiation à 312 ou 1000 Gy. Le réseau vasculaire reste par ailleurs perfusé quelque soit la dose déposée. Une augmentation de la perméabilité de la barrière hémato-encéphalique a pu être mise en évidence entre la 12ème heure et le 12ème jour après une irradiation à 1000 Gy. Cependant, l'œdème cérébral détecté à la phase aigue après exposition et associé avec une augmentation significative du contenu cérébral en eau, semble être rapidement résorbé. L'absence de dommages vasculaires importants au niveau des tissus cérébraux sains assurerait un maintien de l'apport en oxygène et nutriments aux tissus irradiés et permettrait d'expliquer la résistance surprenante des tissus sains face à la l'irradiation microfaisceau. Par ailleurs nous avons montré que la MRT augmentait significativement la médiane de survie de souris nude porteuses de gliosarcomes 9L. Cependant, il semble que la MRT, dans les conditions dans lesquelles elle a été utilisée dans cette étude, n'ait qu'un effet limité sur le réseau vasculaire tumoral, puisque aucune modification du volume sanguin ou de l'index de taille des vaisseaux (mesurés par IRM) n'a pu être mise en évidence après MRT. En revanche, une augmentation de la perméabilité vasculaire tumorale, détectée 24h après irradiation, pourrait être exploitée afin de délivrer spécifiquement des chimio-agents à la lésion via le système circulatoire. Les paramètres d'irradiation devraient être optimisés afin de cibler au mieux le tissu vasculaire tumoral et d'augmenter encore l'index thérapeutique de la radiothérapie par microfaisceaux.

Microbeam radiation therapy (MRT) is a new form of radiosurgery of brain tumors which uses synchrotron generated X-rays. It is based on spatial fractionation of the incident dose into microbeams of few tenth of microns width. It allows very high dose deposition (few hundreds Gy) without inducing severe damages to normal brain tissue surrounding the lesion. Ln this work, we have shown that microbeam irradiation did not induce change in blood brain vessels parameters (capillary density, cerebral blood volume) during the 3 first months after irradiation delivered at 312 or 1000 Gy. The cerebral vascular network remained perfused at any time after exposition. A blood brain barrier breakdown has been observed between 12 h and 12 days after a 1000 Gy skin entrance dose. However, cerebral edema detected in the acute phase after irradiation and associated with an increase in cerebral water content, seemed to be rapidly resorbed. The absence of severe vascular damages may allow oxygen and nutriments supply to irradiated tissue and could explain the very high resistance of normal brain tissue to microbeam irradiation. One another hand, we have shown that MRT significantly increased the median survival time ofnude mice bearing 9L gliosarcomas in caudate. However, it appeared that MRT, used in our experimental conditions, did not present an important effect on tumor vessels. No change in tumoral blood volume and vessel size index (measured by MRI) could be detected after exposure. A significant increase in blood tumor vessels permeability, detected 24 h after irradiation, could be exploited to address specifically chemoagents to the tumor via the circula tory system. Irradiations parameters should be optimized to target tumor vascular network and to increase MRT therapeutic index.