Radiothérapie par Photoactivation de Nanoparticules : modélisation à l'Échelle Sub-Micrométrique et Comparaison Expérimentale

Une approche therapeutique innovante utilisant l'adjonction d'elements de numero atomique eleve a une radiotherapie de basse energie semble offrir une voie prometteuse pour le traitement des tumeurs cerebrales resistantes. Une telle technique est notamment developpee sur la ligne medicale de l'ESRF (European Synchrotron Radiation Facility) utilisant un rayonnement monochromatique allant de 25 a 90 keV [Adam 2003, Adam 2006]. Des resultats encourageants ont ete obtenus en traitant des souris cancereuses apres injection de nanoparticules d'or (AuNP) [Hainfeld 2004]. Cependant, les processus physiques et l'impact biologique issus de la photoactivation de nanoparticules sont encore aujourd'hui mal compris et ne peuvent etre expliques par des calculs de doses macroscopiques [Cho 2005, Zhang 2009]. Le but de ce travail est d'evaluer par simulation Monte Carlo l'augmentation locale de dose en presence de nanoparticules ainsi que les caracteristiques des electrons secondaires produits. Dans un premier temps, des simulations ont ete realisees en utilisant une geometrie cellulaire, de maniere a comparer les donnees simulees aux experimentations menees a l'ESRF. Des tests de clonogenicite ont ete realises pour mesurer le taux de radiosensibilite des cellules pour une irradiation de 4 Gy (SER4Gy) en presence de gadolinium, pour differentes energies d'irradiation (25 keV a 1250 keV). Ces etudes, experimentales et numeriques, ont permis l'evaluation de l'influence de la localisation du gadolinium au sein de la cellule et la forme de ce dernier (nanoparticules ou agent de contraste). D'autre part, une etude comparative a ete menee pour caracteriser le comportement d'une nanoparticule sous irradiation a une echelle nanometrique, en fonction de l'energie de faisceau, du rayon de la nanoparticule et de l'element lourd (or et gadolinium).