Réponse du cerveau sain, des cellules souches neuronales et du glioblastome à une nouvelle technique de radiothérapie Flash

De nos jours, plus de 50% des patients porteurs de tumeur bénéficient d’un traitement de radiothérapie. Malgré de récentes avancées technologiques augmentant de la précision des traitements, la radiothérapie encéphalique induit toujours des effets secondaires invalidants et irréversibles. Ce constat justifie le développement de nouvelles techniques de radiothérapie. Des études précliniques réalisées sur l’irradiation FLASH ont montré la possibilité de maintenir un effet anti-tumoral tout en réduisant drastiquement les effets secondaires sur le tissu sain. Cet effet a été appelé « l’effet FLASH ». Cette technologie consistant à délivrer des doses à des débits supérieurs à 40 Gy/s a généré un intérêt important pour l’augmentation de l’index thérapeutique de la radiothérapie.Ce travail de thèse vise à étudier l’effet anti-tumoral de l’irradiation FLASH sur des modèles précliniques de glioblastome, tout en évaluant ses effets sur le tissu cérébral sain. Des modèles murins de glioblastome sous-cutané, orthotopique et transgénique ont été développés et irradiés grâce à un prototype d’accélérateur linéaire d’électrons délivrant une irradiation FLASH ou conventionnelle. De plus, des modèles murins d’irradiation encéphalique ont été mis au point afin d’investiguer les effets cellulaires et les altérations fonctionnelles induites par l’irradiation FLASH. La division cellulaire et la structure neuronale dans l’hippocampe ont été évaluées, ainsi que des aspects plus physiopathologiques comme la neuroinflammation ou l’astrogliose. Un panel de tests cognitifs a également été utilisé afin d’étudier les altérations cognitives induites par l’irradiation encéphalique. Enfin, les évènements physico-chimiques engendrés par l’irradiation FLASH et plus particulièrement le rôle de la consommation de dioxygène lors de l’irradiation, ont été analysés afin d’élucider les mécanismes qui supportent l’effet FLASH.Dans tous les modèles étudiés, l’irradiation FLASH a présenté un effet anti-tumoral au minimum similaire à celui de l’irradiation conventionnelle. Les modèles d’irradiation encéphalique ont montré une innocuité de l’irradiation FLASH sur le tissu cérébral sain, avec une absence de déficits cognitifs pour des débits de dose supérieurs à 100 Gy/s, couplée à une absence d’altération de la division cellulaire et de la structure neuronale dans l’hippocampe, une absence de neuroinflammation et d’astrogliose. De plus, des résultats similaires ont été observés avec l’utilisation de rayons X délivrés à ultra-haut débit par un rayonnement synchrotron. Sur le plan mécanistique, la réversion des effets protecteurs de l’irradiation FLASH par l’induction d’une hyperoxie, l’absence d’effet de l’anoxie sur l’effet anti-tumoral et la production de moins de radicaux libres souligne le rôle primaire du dioxygène dans l’effet FLASH.L’ensemble de ces résultats illustre la possibilité d’augmenter l’index thérapeutique de la radiothérapie en utilisant l’irradiation FLASH. En effet, cette nouvelle technologie permet de préserver le tissu sain contre les toxicités radio-induites lorsque l’irradiation est délivrée à des débits supérieurs à 100 Gy/s, tout en gardant un effet anti-tumoral équivalent à l’irradiation conventionnelle. D’après ces résultats précliniques et un transfert clinique dans un futur proche, l’irradiation FLASH pourrait devenir une technique de choix dans le traitement des tumeurs par radiothérapie.