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Le rayonnement protonique pour tous
Une nouvelle machine produisant des protons à haute énergie pourrait rendre la radiothérapie par protons plus facilement accessible aux patients atteints de cancer. La machine, développée par des chercheurs de Laboratoire national Lawrence Livermore , représentera un cinquième de la taille et du coût des machines de protonthérapie que l'on trouve actuellement dans six centres médicaux spécialisés aux États-Unis.
La machine plus petite, plus légère et moins chère devrait être plus facile à acheter et à installer pour les petits hôpitaux. Cela rendra la protonthérapie accessible à un plus grand nombre de personnes. Lorsque l'appareil sera prêt pour le marché, ce sera probablement l'appareil de radiothérapie le plus sophistiqué au monde disponible à un prix très abordable, dit Ralph deVere Blanc , directeur de l'UC Davis Cancer Center, qui a soutenu les premières recherches sur l'appareil. Cela changera la barre pour ce qui est une thérapie standard.
L'irradiation des tumeurs avec des protons s'est avérée meilleure que les rayons X conventionnels pour le traitement de certains types de cancers, tels que la tête et le cou, les poumons et la prostate. Les faisceaux de protons peuvent être contrôlés très précisément, de sorte qu'ils épargnent les tissus sains autour des tumeurs et provoquent moins d'effets secondaires chez les patients. Mais les machines de protonthérapie actuelles, en raison des gros aimants qui créent les particules énergétiques et des murs de béton nécessaires pour protéger les rayonnements, occupent une pièce de la taille d'un terrain de basket. Les machines ont également un prix élevé, entre 150 et 200 millions de dollars.
La nouvelle machine, appelée accélérateur mural diélectrique, devrait s'intégrer à l'intérieur des salles de radiothérapie conventionnelles. L'objectif est que les hôpitaux remplacent les machines à rayons X par la nouvelle machine à rayonnement protonique, explique George Caporaso, un physicien qui dirige les recherches à Lawrence Livermore.
Caporaso et ses collègues s'attendent à ce qu'une petite version de l'appareil soit prête d'ici la fin de cette année et un prototype à grande échelle au cours des trois prochaines années. La machine sera testée cliniquement au Davis Cancer Center de l'Université de Californie. Si les tests réussissent, Tomothérapie , basée à Madison, WI, commercialisera les machines.
Pour tuer les tumeurs, les protons doivent avoir des énergies d'environ 250 millions d'électrons-volts. Cela nécessite de les accélérer, ce qui se fait à l'aide d'un champ électrique élevé dans des machines appelées accélérateurs. Les accélérateurs peuvent être constitués de tubes métalliques de plusieurs dizaines de mètres de long, à travers lesquels les particules voyagent pour gagner de l'énergie. Les machines de protonthérapie utilisent un type d'accélérateur appelé accélérateur circulaire, qui courbe le faisceau de particules de sorte que les particules suivent une trajectoire en spirale tout en gagnant de l'énergie. La flexion du faisceau de protons nécessite de gros aimants pouvant peser des centaines de tonnes.
Caporaso et ses collègues adoptent une approche innovante pour dynamiser les protons. Ils utilisent un tube fabriqué à partir d'un matériau isolant spécial – des couches de métal comme de l'acier inoxydable alternant avec du plastique – qui peuvent supporter des champs électriques extrêmement élevés de 100 mégavolts par mètre sans être court-circuité. Cela signifie qu'un tube d'environ 2,5 mètres de long pourrait créer des protons de 250 millions d'électrons-volts pour zapper les tumeurs.
Un autre avantage de la conception est que les chercheurs peuvent contrôler la quantité d'énergie qu'ils donnent au faisceau de protons. Les accélérateurs conventionnels qui utilisent des aimants produisent toujours le maximum d'énergie, explique Thomas Mackie, cofondateur de TomoTherapy et professeur de physique médicale à l'Université du Wisconsin. Les médecins doivent alors ralentir le faisceau pour qu'il puisse être administré au patient. Ce processus crée des neutrons, de sorte que les centres de protonthérapie actuels ont besoin de murs en béton pour protéger les neutrons. Cela augmente la taille et le coût du centre de thérapie. Nous ne produisons pas une énergie élevée et devons la ralentir pour réduire l'énergie, dit Mackie. Nous créons simplement l'énergie dont vous avez absolument besoin pour les patients.
Jusqu'à présent, les chercheurs ont montré qu'un tube de trois millimètres de long peut véhiculer un champ électrique de 100 mégavolts par mètre. Le succès de la technologie repose sur le prototype à petite échelle de 20 centimètres de long que les chercheurs sont en train de construire. Ils doivent montrer que le prototype de preuve de concept peut supporter des champs électriques élevés. Une fois que cela fonctionnera, ils devront créer un prototype clinique à grande échelle tout aussi sûr et efficace pour traiter les cancers que les machines actuelles.
Leonard Arzt, directeur exécutif de la Association nationale de protonthérapie , estime qu'il est trop tôt pour dire si la technologie fonctionnera. Et même si c'est le cas, il prévient qu'il faudrait de nombreuses années pour qu'il soit disponible dans les hôpitaux. Les essais cliniques de la machine sont dans au moins cinq ans ; alors il devra obtenir l'approbation de la FDA, dit Arzt.
DeVere White, en revanche, est prudent mais optimiste. Cette machine doit livrer les mêmes caractéristiques que les présentes, dit-il. Nous nous attendons vraiment à ce que cela ne fasse pas seulement ce que font les machines actuelles ; ça va faire plus.