Intégration de la connectivité fonctionnelle de la substance blanche à la planification de radiothérapie chez des patients porteurs de métastases cérébrales traités par radiothérapie stéréotaxique

Integrating white matter functional connectivity in radiation therapy planning in patients with brain metastasis treated by stereotactic radiation therapy (SBRTBrainConnectome)

• Auteur / Autrice : Sophie Bockel
• Direction : Charlotte Robert, Eric Deutsch
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences du Cancer
• Date : Inscription en doctorat le 01/02/2023
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Cancérologie, Biologie, Médecine, Santé
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Radiothérapie Moléculaire et Innovation Thérapeutique
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : The Radiotherapy, ImmunoRadAI,
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Faculté de médecine

Mots clés

Mots clés libres

Neuroimagerie

Radiothérapie

Neuro-oncologie

Épargne des tissus sains

Tractographie

Toxicités neuro-cognitives

Neuro-oncology

Neurocognitive toxicities

Radiation oncology

Neuro-imaging

Healthy tissue sparing

Tractography

Résumé

Grâce aux nouveaux traitements systémiques innovants contre le cancer, tels que les inhibiteurs de points de contrôle immunitaire ou les thérapies ciblées, le nombre de patients présentant des métastases cérébrales (MC) avec une survie attendue de plus de 6 mois, et présentant potentiellement des toxicités cérébrales radio-induites tardives, notamment d'ordre neuro-cognitif, est en augmentation. En raison de leur survie globale prolongée, l'objectif de préserver, voire d'améliorer leur qualité de vie par la préservation cognitive est crucial. Les récents progrès de l'imagerie par résonnance magnétique en tenseur de diffusion (DTI) ont permis une meilleure compréhension de l'anatomie de la substance blanche (SB) et ont abouti à l'élaboration d'atlas dédiés à la description des fibres de la SB et plus récemment, des atlas anatomo-fonctionnels de la connectivité de la substance blanche ont été développés. Grâce aux dernières technologies innovantes en radiothérapie (RT) (RT par modulation d'intensité, RT stéréotaxique, protonthérapie) il est désormais possible d'épargner des structures cérébrales spécifiques. L'épargne d'organes à risques bien décrits et connus, comme les voies opto-chiasmatiques, le tronc cérébral, les hippocampes, l'hypophyse, les yeux et cristallins, est déjà réalisée dans la pratique clinique courante. Néanmoins, les fonctions cognitives complexes sont assurées par de nombreux réseaux neuronaux bien plus complexes, soutenus par des voies de la SB, plutôt que par des structures corticales uniques. Ainsi, ces considérations devraient être intégrées dans la planification de la radiothérapie. Les objectifs de ce travail sont multiples : 1/Intégrer la neuro-anatomie de la connectivité de la SB définie par l'IRM en tenseur de diffusion/ tractographie dans la planification des traitements de radiothérapie, chez des patients atteints de MC traités par RT stéréotaxique 2/Réaliser une comparaison dosimétrique in silico entre RT stéréotaxique avec épargne de certaines fibres de la SB d'intérêt versus RT stéréotaxique conventionnelle. 3/Examiner la relation entre la dose de RT sur les fibres d'intérêt de la SB et les fonctions cognitives spécifiques par évaluation clinique neuro-cognitive et via des mesures de résultats déclarés par les patients (MRDPs).

With innovative systemic cancer treatment, such as immune check point inhibitors or targeted therapy, the number of patients with brain metastasis (BM) with an expected survival of more than 6 months and thus potentially with long-term radiation-induced brain injury is increasing. Due to their prolonged overall survival, the objective of preserving, or even improving, their quality of life through cognitive preservation is crucial. Recent advances in diffuse tensing imaging (DTI) have allowed a better understanding of white matter (WM) anatomy and resulted in the elaboration of an atlas dedicated to the fiber pathways and more recently, anatomo-functional atlases of WM connectivity have been developed. Thanks to recent RT technologies and refinements (intensity modulated RT, SBRT, protons) it is now possible to spare specific neural structures. Sparing of well-known organ at risks, such as optic pathways, brainstem, hippocampi, pituitary gland, lenses, etc. is carried out in daily clinical practice. Nevertheless, cognitive function is carried out by many and more complex neural networks, supported by WM pathways, rather than single cortical structures and these considering should be incorporated in RT planning. The objectives of this work are to: 1/Integrate connectional neuroanatomy defined by diffusion MRI tractography in radiation therapy treatment planning system, for BMs patients treated by SBRT. 2/Perform in silico comparative SBRT dosimetry: SBRT with active dose sparing on the WM tracts versus conventional SBRT dosimetry. 3/ Examine the relationship between RT dose to WM tracts of interest and specific cognitive functions and patient-reported outcomes (PROMs).