Jean-Michel MOREAU

Enjeux de la recherche en
hadronthérapie
ARA
Auvergne Rhône Alpes
J-M. Moreau (LIRIS)
Crash-course en hadronthérapie
Un peu d’histoire…
•  1895 : découverte des rayons X (W. Röntgen)
•  1896 : première radiothérapie (V. Despeigne, Lyon)
•  1905 : découverte du pic d’ionisation (W. Bragg)
•  1946 : naissance de l’hadronthérapie (R.R. Wilson,
Berkeley)
•  1913-30-33-63 : modèles physiques
•  1954 : premier traitement par protons (cyclotron, Lawrence
Berkeley Laboratory)
•  1975 : utilisation dautres ions (Berkeley)
•  1994 : premier centre (HIMAC, Japon)
•  1997 : GSI (Darmstadt)
Centres de protonthérapie…
•  55 centres
opérationnels
Centres de carbone thérapie…
7 centres opérationnels : •  Japon (Chiba 1994, Hyogo 2002, Gunma 2010) + Tosu…
•  Chine (Shanghai) + Lanzhou…
•  Allemagne (Heidelberg, 2008) + Marburg, Kiel (non opérationnels).
•  Italie (CNAO, Pavie, 2010)
•  Autriche (Wien-Neustadt, 2013)
Historique «HT-ARA»
(par la suite : HT = hadronthérapie, ARA = Auvergne-Rhône-Alpes)
•  Projet ETOILE (1997-2014)
•  Soutien UCBL, Région Rhône-Alpes, Grand Lyon
•  Programme Rhône-Alpin de Recherche en
Hadronthérapie (PRRH/UCBL, 2007-2013)
•  LabEx PRIMES (Physique Radiothérapie
Imagerie Médicale et Simulation) 2012-2020
•  France Hadron: Infrastructure Nationale
2012-2020 (Lyon = «nœud» pilote)
•  ENLIGHT (CERN) Partner, ULICE,
ENVISION, ENTERVISION Horizon 2020
Structuration «HT-ARA»
PHRC
Recherche médicale
France Hadron
•  WP1: Recherche
clinique
•  WP4: Qualité du
traitement
•  WP3: Radiobiologie
•  WP2 : Planification de
Traitement
Réseau
européen
ENLIGHT
GCS ETOILE
PRRH
•  Th 1,2: Etudes et projet
médicaux
•  Th 4: données physiques de
base et contrôle en ligne
•  Th 5 : Radiobiologie
•  Th 6 : Planification de
traitement
•  Th 7 : Organes en
mouvement
CLARA
Hadronthérapie = pôle émergent
Groupe de travail Projet centre médical
Labex PRIMES
•  WP1: Instrumentation –
radiothérapies innovantes
•  WP3 : Radiobiologie
•  WP5 : Modélisation,
Simulations
•  + WP2,4: Imageries
innovantes, Traitement de
limage
Enjeux «HT-ARA» : médical/médico-économique
•  Objectifs : –  spécification des indications consolidées pour traitement par ions
carbone ; réseau patients ; études cliniques avec centres carbone
existants (Japon, Allemagne, Italie, Autriche)
–  étude nombre des cas/an potentiels par indication, recrutement,
flux de patients, optimisation
•  Atouts : –  PHRC, études cliniques/épidémiologiques, tissu médical lyonnais,
projets Européens (ULICE), France Hadron
•  Verrous : (hormis avenir du Centre ETOILE !)
–  convaincre la communauté ; clarifier les indications (P vs C)
–  plus d’essais cliniques — manque d’essais randomisés (P & C)
–  Plan Cancer III : meilleure coordination, mais explosion centres
protons prévisible, pas de centre ions carbone acté.
Enjeux «HT-ARA»: radiobiologie
•  Objectifs :
–  comprendre, quantifier, modéliser les effets des ions carbone sur les
tissus sains et tumoraux pour optimiser les traitements
–  rechercher des biomarqueurs pour orienter et personnaliser les
traitements
–  rechercher des agents thérapeutiques pour amplifier les bénéfices de
la radiothérapie (radiorésistance, récidive, migration)
•  Atouts :
–  3e rang mondial de publication
–  modèle Nanox (nanodosimétrie, effet oxydant)
–  dynamique pluridisciplinaire depuis plus de 10 ans (physique et radio/
biologie)
–  France Hadron (FaraH), Labex PRIMES
•  Verrous :
–  accès faisceau pour expérimentations
–  briser la barrière LEM (GSI) et s'affirmer dans les projets européens Poster de
M.Beuve
à ces journées
Enjeux «HT-ARA»: contrôle en ligne
•  Objectifs : –  améliorer le contrôle du positionnement de la dose «en
ligne»; –  mesurer la dose physique (et biologique?)
•  Atouts :
–  Imagerie gamma prompts, vertex, ß+ –  Cameras dédiées (Compton, gamma caméra, TEP)
–  Projets ENLIGHT : ENVISION/ENTERVISION
–  France Hadron (FaraH), Labex PRIMES, ANR
–  Collaborations GSI-HIT, CNAO ; IBA
•  Verrous :
–  accès faisceau pour expérimentations
–  développement «industriel»
Poster de
JM.Létang
à ces journées
Enjeux «HT-ARA»: amélioration du plan de traitement
•  Objectifs :
–  améliorer la précision du plan de traitement : réduction des
marges d’erreur
–  adapter aux progrès en compréhension radiobiologique (P
& C)
–  améliorer la fiabilité et la rapidité du plan de traitement
(simulations vs planification «analytique») : compromis
entre précision et temps de calcul
•  Atouts :
–  France Hadron (FaraH), Labex PRIMES
–  Projet ENLIGHT : ENVISION
–  Implication dans la communauté GATE/GEANT4
–  Radiographie protons (P & C)
•  Verrous :
–  descendre en-dessous de ±3% de marge d’erreur
Enjeux «HT-ARA»: IGRT & organes/tumeurs en mouvement
•  Objectifs :
–  Permettre le traitement par HT de tumeurs mobiles
•  Atouts :
–  IGRT : techniques d’imagerie et reconstruction couplées à
blocage de respiration
–  M4D, Modélisation 4D multi-physique multi-échelle biomécanique
spécifique patient
–  France Hadron (FaraH), Labex PRIMES, CLB
–  Projets ENLIGHT : •  IGRT : ULICE, collaboration avec CNAO
•  M4D : ENVISION, collaboration avec CNAO
•  Verrous :
–  IGRT : non-reproductibilité du processus respiratoire, –  M4D : temps de calcul, précision, validation clinique (Hôpital G.
Pompidou)
–  IGRT+M4D : convaincre la communauté hadron
Enjeux «HT» globaux: futur ?
•  Objectifs globaux :
–  abaisser le coût du traitement
–  avoir accès à des machines plus compactes, plus souples, moins chères, •  tendance IBA : petites machines à une salle (proton)
–  Problématique des têtes rotatives isocentriques (gantries) pour les ions
carbone
•  Le CERN affiche sa volonté –  de mise en œuvre d’une machine plus efficace moins chère que PIMMS +
(circ. 1980) –  d'orientation vers des applications médicales et radiobiologiques
•  CLARA :
–  appels d’offre: plateformes structurantes, OncoStarter, appels preuve du
concept.
–  Radiothérapies innovantes axe affiché: la preuve. Synergie France Hadron/
PRIMES/CLARA.
•  Horizon 2020 ?