Effets secondaires de la radiothérapie conventionnelle et de la protonthérapie sur les tissus sains : biomarqueurs sanguins et tissulaires

Side effects of conventional radiotherapy and protontherapy on healthy tissues : blood and tissue biomarkers

• Auteur / Autrice : Samia Chaouni
• Direction : François Sichel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
• Date : Soutenance le 11/12/2020
• Etablissement(s) : Normandie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Normande de biologie intégrative, santé, environnement (Mont-Saint-Aignan, Seine-Maritime)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Aliments bioprocédés toxicologie environnements (Caen ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université de Caen Normandie (1971-....)
• Jury : Président / Présidente : Jean-louis Habrand
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : François Sichel, Céline Didelot, Claudia Fournier, Marc-André Mahé, Catherine Ghezzi, Frédéric Pouzoulet, Carine Laurent
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Céline Didelot, Claudia Fournier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Marqueurs biologiques

Protonthérapie

Radiothérapie

Mots clés libres

Biomarqueurs

Tissus sains

Protontherapy

Radiotherapy

Biomarkers

Secondary effects

Healthy tissues

Résumé

Malgré les améliorations apportées, la radiothérapie conventionnelle et la protonthérapie continuent d’engendrer des toxicités sur les tissus sains. Nous avons cherché ici à évaluer les effets de l’irradiation sur les tissus sains par le biais de biomarqueurs sanguins et tissulaires chez des patients traités par radiothérapie conventionnelle ainsi que sur des modèles murins exposés à des faisceaux de protons diffusés, technique de délivrance passive du faisceau, ou balayés, nouvelle technique conduisant à une délivrance de la dose complètement différente. Nous avons pu mettre en évidence des différences de réponse dans le sang des patients les plus radiosensibles avec une diminution de l’apoptose, de la génotoxicité et de la capacité antioxydante et une augmentation de l’inflammation. Sur les modèles murins, l’irradiation par les faisceaux de protons balayés conduit de manière générale à une augmentation de la génotoxicité, de la capacité antioxydante, de la carbonylation des protéines et de l’inflammation. Une grande disparité est observée selon les tissus. L’étude transcriptomique (ARNm et ARNnc) de la peau met en avant la voie de la kératinisation qui semble prépondérante après un faisceau de protons balayés. Il apparaît donc primordial de prendre en compte la spécificité de chaque tissu et la modalité de délivrance des faisceaux de protons. Les perspectives sont de pouvoir mesurer les biomarqueurs mis en avant dans ces travaux chez des patients traités par protonthérapie et d’utiliser ces connaissances pour prédire les effets secondaires et améliorer les traitements par radiothérapie conventionnelle et protonthérapie.

Despite the improvements made, conventional radiotherapy and protontherapy continue to cause toxicities in healthy tissues. We sought here to evaluate the effects of irradiation on healthy tissues through blood and tissue biomarkers in patients treated with conventional radiotherapy as well as in mouse models exposed to scattered proton beams, a technique for passive delivery of the beam, or scanned proton beams, a new technique leading to a completely different dose delivery. We were able to demonstrate differences in biological response in the blood of the most radiosensitive patients with a decrease in apoptosis, genotoxicity and antioxidant capacity and an increase in inflammation. In mouse models, irradiation by scanned proton beams generally leads to increased genotoxicity, antioxidant capacity, protein carbonylation, and inflammation. A great disparity is observed according to the tissues. The transcriptomic study (mRNA and ncRNA) of the skin highlights the pathway of keratinization which seems to be dominant after scanned proton beams. It therefore appears essential to take into account the specificity of each tissue and the mode of delivery of the proton beams. The prospects are to be able to measure the biomarkers highlighted in this work in patients treated with protontherapy and to use this knowledge to predict side effects and improve treatments by conventional radiotherapy and protontherapy.