Vgayeth , le14 mars 2017 La Physique qui soigne [email protected] La Hadronthérapie Un centre de traitement et de Recherche en Algérie Le Cancer en France Cancer : Nbre de cellules D’après J. P Gérard, centre Lacassagne, Nice Palliatifs Traitement Soins Symptôme Diagnostique Traitement 1015 (1Kg ) 1012 Rechute (1 g ) 10 9 10 6 10 3 Rémission Temps Prévention Dépistage Guérison Mort Les traitements du cancer en France Pas encore au même niveau en Algérie Taux de survie à 5 ans (2015) 46 % : hommes 62 % : femmes 79 % : enfants grâce aux traitements par : chirurgie agents physiques ionisants (radiothérapie, curiethérapie, …) non ionisants (cryothérapie, ultrasons, micro-ondes, ..) traitements médicaux chimiothérapies hormonothérapies …. Un autre atout majeur: La prévention ( Science des gènes) Qu’est-ce qu’une cellule cancéreuse ? (point de vue de la physique) • Associable: multiplication non contrôlée imperméable aux signaux cellulaires • Immortelle: perte du compteur interne (télomère) • Dévoreuse d’énergie: appel de vaisseaux sanguins •Aventureuse: métastases nerfs Le piège : elle ressemble à une cellule saine peau La Physique élémentaire La physique Interactions élémentaires • Interaction: Les interactions élémentaires Gravitation Masse Non comprise de nos jours mystère Graviton ? Infinie On reste sur terre Electromagnétisme Charge q QED Théorie: OK mystère Photon identifié Infinie Radiothérapie Hadronthérapie Faible Electrofaible Théorie OK, mais! Charge faible W,Z identifiés Très courte Rayons β Forte QCD Théorie OK, mais ! La couleur Le Gluon identifié Confinement Hadronthérapie mystère mystère Echelle macroscopie: Transfert d’énergie Réponse: R = S * E matière temps Rayonnement énergie E R Volts Energie E du rayonnement incident entièrement ou en partie absorbée Transfert d’énergie au milieu irradié Réponse: Charge, courant, tension, lumière C’est la mesure de dose en physique = énergie cédée Rayonnements: X/γ (particule sans masse) RADIOTHERAPIE Neutrn, proton, Noyaux atomique: C’est la HADRONTHERAPIE Effet de l’énergie transférée: Thérapie Sur une cible biologique (pour un physicien) Effet recherché: réparer ou éliminer une céllule déffectueuse Une seule cellule humaine ~ 1014 protons Assez pour faire fonctionner un accélérateur pendant des mois • Ionisations atomiques chimie (bio) • • • Dislocations moléculaires chimie (bio) effets mécaniques translations, vibrations, agitations Fragmentations nucléaires des noyaux atomiques La radiothérapie: Rayons X/γ 8 novembre 1895 : découverte des rayons X par Wilhelm Conrad Röntgen (radio de la main de sa femme) 1896 : première irradiation thérapeutique d’une tumeur de la face par Victor Despeigne … à Lyon ! puis 130 ans de progrès : dose et conformation Production de rayons X par faisceau d’électrons Radiothérapie conformation par multi-incidence ou multifausecau Radiothérapie à modulation d’intensité Mais….. facteurs limitants : - tolérance des tissus sains - radiorésistance de 5 à 10 % des tumeurs La Hadronthérapie Hadronthérapie vs Radiothérapie: •Ciblage précis en profondeur •Efficacité biologique accrue •Traitement de volumes complexes Forte efficacité curative des ions carbone En plus de la qualité balistique des hadrons forte dose locale mort cellulaire (RBE) des cellules radio-résistantes (notamment par cassure des deux brins de l’ADN) 10 – 20 keV/mm Accélérateur Synchrotron Centre Médical de Hyōgo (Japon) Traitement par protons et ions carbone • Ions Protons & C • Irradiations: Horizontal Vertical Oblique • Gantry proton Le centre de Hyogo Adenoid Cystic Carcinoma of the maxillary sinus (Pr Tsujii, NIRS, Japon) Ethmoid adenocarcinoma (Pr Tsujii, NIRS Japon) Malignant Melanoma (NIRS, Japon) before RT PROBABILITY OF LOCAL CONTROL Phase II : Protocol 9602 Mizoe, PTCOG October 2012 227 patients (230 tumors) C ions only - 57.6GyE /16 fr. / 4 w. 77% 74% Papillary Adenocarcinoma (13) Malignant Melanoma (76) Adenoid Cystic Carcinoma (62) Adenocarcinoma (25) Squamous Cell Carcinoma (11) TIME IN MONTHS PROBABILITY OF SURVIVAL Phase II : Protocol 9602 Mizoe, PTCOG October 2012 Papillary Adenocarcinoma Malignant Melanoma Adenoid Cystic Carcinoma Adenocarcinoma Squamous Cell Carcinoma TIME IN MONTHS Le rational pour la construction d’un centre de Hadronthérapie • Gain thérapeutique certain: Tumeurs non opérables et/ou radiorésistantes; • Gain en qualité de la vie et en économie. • Outil de base pour les recherches en thérapie des cancers avec des particules élémentaires. • Outils de recherche innovante en physique • Contexte Africain et Mondial. Un projet générique d'hadronthérapie Accessible par l’Algérie Centre multidisciplinaire de recherche et : Médecine-Biologie et Physique 1aa Accélérateur de type synchrotron Particules : protons, 12C (et autres ions intermédiaires) Débit de dose dans la tumeur : 2 à 4 grays un temps de traitement de 40 secondes par litre balayage actif maximal de 25 cm x 25 cm intensités maximum au niveau du patient 8 x 108 ions carbone par déversement 2 x 1010 protons par déversement Traitement: 90 secondes /séance A haut débit: 1 traitement = 90 secondes Capacité de ~2000 Patients par an Bâtiments Treatment floor Personnels et coûts d'exploitation Equipe médicale Médecins Nombre optimal 15 Phys. médicaux Dosimetristes Manipulateurs Surveillantes Brancardiers Infirmières Accueil 12 4 20 4 2 6 3 Admin. 6 Scenario de fonctionnement 5 jours travaillés par semaine 44 semaines par an pour le traitement 10 jours fermés pour vacances (fixes ou mobiles) 30 jours pour la maintenance et les tests machine 1 jour = 14 heures (2 shifts) 11 heures : traitement (8 h à 19 h) 30 mn par séance (18000 séances/an/3 salles) 2 heures : réglages et calibration (6 h à 8 h) 1 heure : vérifications après traitements (19 h à 20 h) Equipe technique : 8 ingénieurs et 10 techniciens (minimum) Coût du fonctionnement technique : 2,5 M€ ( France) Coût des salaires des personnels techniques et médicaux : 4,5 M€ (France) Incidences des indications potentielles Thèse doctorat du Dr. Pascal Pommier, CLB Résultats d’une enquête – France: 60 M. d’habitants – ~ 150 000 nouveaux cas radiothérapie/an idem pour l'Algérie avec 40 M. d’habitants – Indications pour l’hadronthérapie: 18 000 patients (12%) – Indications explicite12C: 7500 (5%) Coûts €/$ • Scénario de fonctionnement ETOILE – 220 jours/an ; 14 heures /jour (2 services) – ~ 1000 patients par an • Hypothèses: une dizaine de sessions avec ~30 min/session • Coûts ( Norme France) Données NIRS Japon – Investissement: ~ 120 M€ – Fonctionnement: ~ 20 M€ / an Coût moyen d’un traitement ~ 21000 € Côut moyen par session 1600 € Impact sur les Recherches et Formation associées RECHERCHE Clinique - Épidémiologie et recrutement - Essais cliniques Radiobiolo gie - Modélisation des interactions ions légers/matière vivante - Mesures de tolérance et de sensibilité tissulaires - Mécanismes de radiorésistance Imagerie et - Suivi des tumeurs d’organes en mouvement conduite du - Imagerie TEP en ligne traitement - Planimétrie de traitement - Dosimétrie et contrôle qualité Économie - Économie de la santé Les centres d’Hadronthérapie en Europe Avec ions Carbone • Allemagne (Darmstadt, expérimental) depuis 2008 • Allemagne (Heidelberg) 2012 • Allemagne (Marburg – Hôpital privé 2016 • Italie (Pavie) 2014 • Autriche (Baden –Vienne) 2012 • France (Lyon et Caen) 2018 • Suède (Karolinska, Stockholm) 2016 • Belgique / Hollande ../.. 2018 Coordination par le réseau européen ENLIGHT Recherches en Algérie en relation avec l’Hadronthérapie Plans Etat / Partenariat Industries et/ou Privés: Aboutir à Equipes compétitives à l’échelle mondiale • Accélérateurs et contrôle machine • Technologies et Instrumentations en Imagerie temps réel • Radiobiologie et mécanisme de mort cellulaires • Traitements des organes en mouvements • Informatique associée • Economie et statistique • Réseau de recrutement des patients Actuellement Transposition et Transfert Europe<>Algérie faisable Tests sur faisceau et réalisation de prototypes de pointe Faire de l’Hadronthérapie un Nano scalpel dans les mains du clinicien Mécatronique: Instruments pour études sur le petit animal L’Imagerie temps réel pour l’Hadronthérapie Citation Edouard Brézin (Demain la physique, mars 2004) « Aujourd’hui, le véritable défi est de faire travailler ensemble des physiciens, des ingénieurs, des informaticiens, des chimistes, des biologistes et des médecins » Et ca serait idéal si cela se faisait en Algérie ….. Et pour une dans notre belle région la Kabylie Madjid Boutemeur.