Développement d'un modèle prédictif de réponse thérapeutique et de toxicité dans les cancers du col de l'utérus : de l'imagerie à la clinique

Development of a predictive model of therapeutic response and toxicity in cervical cancer : from imaging to the clinical practice

• Auteur / Autrice : François Lucia
• Direction : Ulrike Schick, Mathieu Hatt
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Cancérologie
• Date : Soutenance le 29/01/2021
• Etablissement(s) : Brest
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie-Santé (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de traitement de l’information médicale (Brest, Finistère)
• Jury : Président / Présidente : Olivier Pradier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Ulrike Schick, Mathieu Hatt, Olivier Pradier, Isabelle Barillot, Alexandre Cochet, Cyrus Chargari
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Isabelle Barillot

Mots clés

Mots clés contrôlés

Marqueurs biologiques

Cancer -- Radiothérapie

Col de l'utérus

Mots clés libres

Cancer du col de l’utérus

Biomarqueurs

Radiothérapie

Curiethérapie

Radiomique

Cervical cancer

Biomarkers

Radiation therapy

Brachytherapy

Radiomic

Résumé

Prédire l’efficacité et la toxicité de la chimioradiothérapie suivie d’une curiethérapie à partir du bilan d’imagerie initial dans le cancer du col de l'utérus, en s’appuyant notamment sur la radiomique avant d’étudier la planification thérapeutique. 190 patientes du centre de Brest, du centre René Gauducheau et du centre de McGill ont été incluses. Le bilan d’imagerie comprenait une 18F-FDG TEP/TDM et une IRM. Pour l’efficacité, les paramètres de radiomique ont été extraits des volumes des tumeurs primitives. Pour la toxicité, ces mêmes paramètres ont été extraits des cartes de doses de la radiothérapie externe. La valeur prédictive et pronostique des paramètres cliniques,dosimétriques et de radiomique a été déterminée en séparant la cohorte de patientes en données d’apprentissage et de validation. Concernant la planification, nous avons évalué la corrélation entre la zone la plus hypermétabolique («hotspot ») sur la TEP initiale et la zone de récidive sur la TEP post-traitement en cas de rechute locale, puis nous avons étudié la couverture de cette zone au moment de la curiethérapie. Deux paramètres de texture ont constitué notre signature radiomique pour prédire l’efficacité du traitement avec une précision très élevée (>90%). Concernant la toxicité, l’ajout de paramètres radiomiques aux modèles a permis d’améliorer leur performance prédictive (>75%). Enfin, nous avons mis en évidence une corrélation élevée entrele hotspot initial et la zone de récidive locale sur les images TEP, ainsi qu’une moins bonne couverture dosimétrique de ce hotspot chez les patientes avec une récidive à distance. Dans le cancer du col de l'utérus, la radiomique appliquée aux images 18F-FDG TEP/TDM et IRM fournit des facteurs prédictifs indépendants de l’efficacité du traitement et lorsqu’appliquée aux cartes de dose, permet de mieux prédire la toxicité que les modèles de l’état de l’art. Enfin, l’utilisation de la TEP initiale pourrait être intéressante dans la planification de la radiothérapie, notamment en s’assurant de la bonne couverture du hotspot initial.

To determine the efficacy and toxicity of chemoradiotherapy followed by brachytherapy based on the initial imaging work-up, using radiomics in cervical cancer as one of the main tools, before studying treatment planning.190 patients from the university hospital of Brest, the René Gauducheau institute and McGill were included. The imaging workup included an 18F-FDG PET/CT and MRI. For efficacy, radiomics features were extracted from the primary tumour volumes. For toxicity, the same features were extracted from external radiotherapy dose maps. The predictive and prognostic value of the clinical, dosimetric and radiomics features was determined by splitting thepatient cohort into training and validation data. For planning purposes, firstly, we evaluated the correlation between the most hypermetabolic area ("hotspot") on initial PET/CT and the area of recurrence on post-treatment PET/CT in case of local relapse, and secondly, we studied the dosimetric coverage of these hotspots with high dose-ratebrachytherapy.Two features constituted our radiomics signature to predict treatment efficacy with very high accuracy (>90%). About toxicity, the addition of radiomics features to the models improved their predictive performance (>75%). Finally, we demonstrated a good overlap between the initial “hotspot” and the recurrent metabolic volume on the PET images, aswell as a lower dosimetric coverage of this hotspot observed in the treatment plans of patients with a distant recurrence.In cervical cancer, radiomics applied to 18F-FDG PET/CT and MRI images provides independent predictive factors of treatment efficacy and when applied to dose maps, better prediction of toxicity than state-of-the-art models. Finally, the use of initial PET/CT may be of interest in planning radiation therapy, particularly in ensuring good coverage of the initial hotspot.