Trente ans de protonthérapie à l’Institut Curie

Depuis le premier accélérateur à protons, construit à l’initiative de Frédéric Joliot en 1954, la maîtrise de ce rayonnement a bien progressé à l’Institut Curie. Son utilisation clinique débute dès 1991, avec la prise en charge des premières tumeurs oculaires avant de s’ouvrir aux tumeurs cérébrales adultes et pédiatriques (à partir de 1993), aux enfants de bas âge (< 5ans) nécessitant une anesthésie générale (1996) puis à un plus large champ de prises en charge, notamment de tumeurs pelviennes, thoraciques et rachidiennes, grâce à l’installation d’un bras de traitement rotatif, dans une troisième salle de soin ouverte en 2010. Ces évolutions successives ont fait du centre de protonthérapie de l’Institut Curie le troisième mondial en nombre de patients traités depuis son ouverture. Son évolution est étroitement liée aux collaborations passées et en cours avec le centre de recherche de l’Institut Curie, les acteurs régionaux scientifiques et médicaux comme l’IPN, le CEA, le centre Gustave Roussy et l’AP-HP.

Aujourd’hui encore, les médecins, physiciens et chercheurs travaillent pour permettre à de plus en plus de patients de bénéficier de traitements avec ce rayonnement si particulier.

Une dose très précise

Comme les autres techniques de radiothérapie aux photons, la protonthérapie consiste à irradier les tumeurs pour les détruire. Mais les propriétés physiques des protons offrent une très grande précision. Remi Dendale, oncologue radiothérapeute et directeur du Centre de protonthérapie explique

Le faisceau ionisant traverse d’autres tissus avant d’attendre la tumeur. Avec les protons, la dose peut être délivrée à la tumeur en un seul faisceau très étroit, et il ne ressort pas.

Ces propriétés de focalisation réduisent la dose d’irradiation totale à laquelle le corps est exposé, ce qui explique son intérêt en pédiatrie. Les tumeurs cranio-cérébrales sont une indication importante de la technique.

On épargne ainsi des tissus cérébraux sains, et donc on réduit le risque de perturber l’acquisition neurocognitive et le risque de cancer secondaire pour les jeunes patients qui seront en majorité guéris

complète l’oncologue radiothérapeute.

Depuis 2017, l’Institut Curie réalise des irradiations craniospinales. Cette approche innovante permet de traiter certaines tumeurs du système nerveux qui nécessitent de traiter le cerveau et tout le reste du névraxe (moelle épinière et sac durale). Cette technique permet d’épargner complètement les organes du thorax et de l’abdomen grâce à l’irradiation IMPT (Intensity modulated proton therapy). Le centre de protonthérapie d’Orsay est ainsi le seul centre en France à maitriser cette approche depuis 2017.

Chez les enfants et les jeunes adultes, les médecins proposent ainsi la protonthérapie pour des lymphomes de Hodgkin médiastinaux, une forme de cancer du sang où les ganglions lymphatiques sont malades. « La protonthérapie permet d’irradier les ganglions en réduisant la dose sur le cœur. », explique Rémi Dendale. Cette technique de protonthérapie nécessite d’y associer un contrôle respiratoire par spirometrie afin d’éviter la mobilité des organes liés à la respiration, cette combinaison permettant de diminuer encore la toxicité cardio pulmonaire. Là encore, l’Institut Curie à Orsay est le seul centre de protonthérapie en France, depuis 2018, à proposer cette technique de traitement.

D’une manière générale, la protonthérapie est proposée lorsque la tumeur est à proximité d’organes sensibles. Chez l’adulte, elle concerne les cancers ophtalmiques, les tumeurs de la tête et du cou ainsi que certaines tumeurs de la sphère pelvienne et du thorax des jeunes adultes.

Les tumeurs ophtalmiques restent les indications prioritaires du centre, pour lesquelles une salle de traitement leur est dédiée. Elle est une alternative aux énucléations en permettant à la plupart des patients de conserver leur œil et pour bon nombre d’entre eux de préserver leur vision. Le centre de protonthérapie de l’Institut Curie est le premier centre au monde en nombre total de patients ophtalmiques traités et en nombre de patients traités annuellement.

D’autre part, l’Institut Curie via les praticiens du département d’Oncologie de l’Institut Curie participe à la réflexion nationale sur l’extension des indications à la protonthérapie afin que plus de patients puissent bénéficier de ce traitement.

L’avenir de la protonthérapie

L’innovation technologique produit des appareils de plus en plus précis. Depuis 2017, une des salles de traitement est ainsi équipée de « pencil beam scanning » (PBS), une technique de délivrance du faisceau qui améliore la précision de la distribution de la dose. Cette technique permet le traitement de certaines tumeurs du thorax après que l’équipe ait évalué le bénéfice par rapport à une radiothérapie classique. L’Institut participe ainsi à des essais cliniques nationaux et internationaux pour les tumeurs de l’enfant, de l’adultes de la base de crane et prochainement de l’œsophage ou du pancréas.

D’autres travaux, notamment menée sur le site de protonthérapie, en collaboration le Centre de recherche de l’Institut Curie, étudient de nouvelles modalités de distribution du faisceau comme les irradiation FLASH (dose délivrée en un temps très cours, 10000 fois plus brève qu’une radiothérapie classique) et les MINIBEAM (distribution spatiale particulière de la dose sous la forme de « pics et vallées »). Ces techniques sont très prometteuses sur le plan clinique dans un avenir proche. Elles ont déjà montré une réduction de la toxicité aux tissus sains et une conservation de l‘efficacité sur les tumeurs dans des études précliniques.

Le futur de la protonthérapie intègre également des logiciels d’intelligence artificielle ou des systèmes d’imagerie intégrée.

La recherche et les études cliniques montrent que nous allons prendre en charge de plus en plus de patients à l’avenir. Nous devons anticiper les investissements et préparer la montée en capacité du centre de protonthérapie.

conclut Rémi Dendale.

En chiffres

De septembre 1991 à décembre 2020, 10 724 patients ont été traités à l'Institut Curie, soit le troisième centre de protonthérapie dans le monde en nombre de patients traités depuis son ouverture.

 En ophtalmologie

• Seuls 10 centres pratiquent la protonthérapie en ophtalmologie dans le monde. L'Institut Curie est le plus important en nombre total de patients.
• Au total, 7500 patients ont été traités en décembre 2020
• En moyenne, 360 patients sont traités par an (306 en 2020, mais la pandémie a modifié certaines prises en charge)
• Exemples de pathologies traitées : tumeur intraoculaire, tumeur de l’uvée, mélanome de la choroïde (qui représente 70 % des patients), tumeur bénigne de l’œil, hémangiome de la choroïde, tumeur maligne de la conjonctive…

En pédiatrie

• Au total, 970 patients ont été traités en décembre 2020
• En moyenne, 100 patients traités par an, chiffre en augmentation avec 104 en 2020, 110 en novembre 2021.
• Parmi ces enfants, ¼ sont traités sous anesthésie générale. En majorité, ce sont des enfants de moins de 5 ans. Les autres jeunes patients sont conscients.
• Exemples de pathologies prises en charges : les tumeurs de la tête, épendymome, craniopharyngiome, tumeur germinale, médulloblastome, sarcome, chordome de la base du crâne et du rachis, maladie de Hodgkin, tumeurs oculaires…
• Pour le cas de l’irradiation craniospinale (technique innovante qui épargne les tissus thoraciques et abdominaux), la procédure existe depuis 2017 (4 patients traités). 21 patients ont été traités en 2021.

Tumeur du thorax chez l’adulte 

• La protonthérapie est proposée pour les tumeurs du thorax où il existe un risque d’irradiation du cœur ou d’autres organes vitaux internes (tumeurs du médiastin, maladie de Hodgkin, les thymomes, les sarcome des tissus mous… )
• 8 patients ont été traités en 2018, 9 en 2019, 16 en 2020.

Exemple d’autres indications chez l’adulte : tumeur de la base du crâne, méningiome, craniopharyngiome, sarcome de la tête, du rachis et du pelvis