Radiosensibilisation du glioblastome par un excès de porphyrines

Introduction Le glioblastome, tumeur cérébrale fréquente présente un mauvais pronostic avec une survie médiane autour de 14 mois. L’acide 5-amino-lévulinique (5-ALA), précurseur de la voie de biosynthèse de l’hème entraine une accumulation de protoporphyrine IX (PpIX) dans les cellules du glioblastome. PpIX est un photosensibilisant connu et nous proposon de l’utiliser comme radiosensibilisant.ObjectifCe travail a évalué l’intérêt d’une sensibilisation de la radiothérapie par l’excès de porphyrines induit par le 5-ALA dans des modèles de cellules dérivées de tumeurs, en culture et dans un modèle de xenogreffe orthotopique. L’effet radiosensibilisant du 5-ALA a été évalué sur des lignées cellulaires, en radiothérapie à haute et basse énergie et en photothérapie. Enfin, l’effet Cerenkov et son interaction avec la PpPIX ont été recherchés sur un accélérateur de haute énergie.Matériel et méthodeNous avons utilisé des lignées P3, GG6 et GG16 dérivées de tumeurs. Le 5-ALA était mis au contact 4h avant les traitements pour les sphéroïdes (à 1mM) ou les souris (à 100mg/kg en intra péritonéal). La taille des sphéroïdes était estimée par seuillage semi-automatique sur ImageJ. Les souris immunodéficientes RAGγ2C−/− étaient implantées en intra-cérébral par 5 sphéroïdes P3 transfectés par la luciferase. La croissance tumorale murine était quantifiée par bioluminescence après injection de D-Luciferine. La radiothérapie était réalisée sur l’encéphale à 220kV et en cas de haute énergie à 6 ou 18MV. La photothérapie était réalisée à 440nm.RésultatsNous avons évalué la croissance et la taille tumorale après différents schémas de radiothérapie encéphalique multifractionnée avec ou sans 5-ALA. Un schéma de fractionnement de 5 × 2 Gy, 3 fois par semaine a entraîné une survie intermédiaire [48-62 jours] par rapport à 0 Gy [15-24 jours], 3 × 2 Gy [41-47 jours] et 5 × 3 Gy [73-83 jours](n=5 souris/groupe). La survie a été corrélée à la croissance tumorale. La croissance tumorale et la survie étaient similaires après des irradiations de 5 × 2 Gy, indépendamment du traitement au 5-ALA (groupe RT (53-67 jours), groupe RT+5-ALA (40-74 jours), HR = 1,57, p = 0,24) (n=11 souris/groupe). La croissance et la survie des sphéroïdes P3 en kV étaient diminuées par la radiothérapie in vitro, inchangées par le prétraitement au 5-ALA, confirmant les résultats in vivo. Sur d’autres lignées dérivées de glioblastome, GG6 et GG16, il n’y avait pas de radiosensibilisation par le 5-ALA. D’autres lignées cellulaires de carcinome (HT29-HT116-A431) et de mélanome (A375) n’étaient par sensibilisées par l’accumulation de porphyrines. Comme le photothérapie sur les cellules P3 était efficace sur les cellules adhérentes (4,7% de cellules survivantes à 1J) et dans une moindre mesure sous forme de sphéroïdes (77,6% de cellules survivantes à 20J), nous avons testé la radiothérapie à haute énergie connue pour produire de l’effet Cerenkov. Néanmoins, le 5-ALA n’entrainait pas sensibilisation des P3 irradiées à haute énergie (en MV) sous forme adhérente ou en sphéroïdes.Sur le plan physique, on a pu montrer un léger effet Cerenkov sur une machine de traitement clinique. Cet effet était plus haut avec des électrons de haute énergie (20MeV) qu’avec des photons en MV. A 20MeV, le signal spectroscopique d’un milieu contenant de la PPIX était modifié par absorption-émission de la PPIX.ConclusionNotre étude montre pour la première fois que dans un modèle tumoral préclinique pertinent pour le glioblastome humain, traité comme en routine clinique, l'administration de 5-ALA, bien que conduisant à une accumulation importante de PpIX, ne potentialise pas la radiothérapie. La radiothérapie à haute énergie ne semble pas suffisante pour produire suffisamment d’effet Cerenkov pour avoir un effet de photothérapie.