Validation du dépôt de dose dans le PTV et en bordure

Afin de valider notre système d’irradiation des fibroblastes, nous avons es- timé le dépôt de dose dans les plaques 96 puits placées en bordure du champ d’irradiation. Nous avons d’abord réalisé l’imagerie par tomodensitomètre (scan- ner RX) de la plaque et la seconde étape a consisté à simuler la dose déposée dans chaque puit à l’aide du TPS ("treatment planning system") dédié à la do- simétrie en radiothérapie. Dans cette deuxième étape nous avons donc placé le faisceau d’irradiation de manière à avoir la première moitié de la plaque en plein champ et la seconde moitié de la plaque dans la zone de pénombre et dans la zone d’ombre. Nous avons ensuite créé des régions d’intérêt de 1 à 12 correspondant au nombre de colonnes de puits. Ainsi la colonne 1 se trouve dans le PTV, la colonne 6 dans la pénombre et la colonne 12 hors du champ d’irradiation. Ensuite le logiciel de calcul intégré au TPS donne le pourcentage de la dose totale déposée dans chaque volume. Le résultat de la simulation est montré dans le figure 4.11. La simulation montre clairement que la dose déposée dans les puits placés en plein champ reçoivent environ 100% de la dose totale administrée, les puits placés dans la pénombre reçoivent autour de 50% de la dose totale et enfin les puits placés dans l’ombre reçoivent autour de 20 %, 10%, 8%, 5% et 5% de la dose totale. Notons que même la colonne la plus éloignée du

4.6. Paramètres d’irradiation 99

bord du champ d’irradiation (5 cm) reçoit une dose non nulle de l’ordre de 0.1 Gy pour une irradiation de 2 Gy.

Figure4.10 – Placement des plaques 96 puits de culture cellulaire en bordure du

champ d’irradiation. Afin d’obtenir un système expérimental prenant en compte les différentes zones d’irradiation, à savoir PTV, pénombre et ombre, nous avons utilisé des plaques rectangulaires et chaque colonne de puits peut être ainsi placée dans les différentes zones. Au final des colonnes de puits se retrouvent dans le PTV (colonne verte), d’autres dans la pénombre (colonne orange) et les autres dans l’ombre (colonne rouge).

4.6. Paramètres d’irradiation 101

Figure 4.11 – Profil de dose pour un champ d’irradiation 10x10 cm² de 20 MV

4.6. Paramètres d’irradiation 103

Figure4.11 –Évaluation du dépôt de dose dans une plaque 96 puits placée en bordure

du champ d’irradiation par dosimétrie. La plaque 96 puits et la plaque PMMA ont été imagées à l’aide d’un tomodensitomètre et une étude de dosimètrie à un champ d’irradiation à été réalisée au moyen du "system treatment planning" du Centre Oscar Lambret. La plaque 96 puits est placée sur 4 cm de plaque PMMA. Ensuite un faisceau d’irradiation de 20 MV vient irradier la moitié de la boite en PTV, l’autre moitié se trouvant ainsi en pénombre et dans l’ombre.

— Panel A : Représentation des isodoses en profondeur. Les traits verticaux jaunes représentent les extrémités du faisceau d’irradiation, et le trait vertical en pointillé jaune la moitié de celui-ci. Les traits de couleurs représentent les isodoses : l’isodose 100% est représentée par un trait jaune et l’isodose 107 % qui représente la dose à ne pas dépasser dans le PTV apparaitrait en rouge. On peut visualiser que le fond des puits placés dans le PTV reçoivent bien 100 % de dose administrée.

— Panel B : Diagramme Dose-Volume cumulatif. Ce diagramme représente pour chaque colonne notée OR1 à OR12, la dose absorbée sur le volume des 8 puits constituant chaque colonne. Ainsi on visualise que les colonnes placées en plein champ reçoivent 100 % de dose, les colonnes placées en pénombre reçoivent en moyenne 50 % de dose et les colonnes placées en ombre reçoivent moins de 20 % de dose.

4.6.4

Choix de l’énergie du faisceau d’irradiation : 20 MV ver-

sus 6 MV

Rappelons qu’en radiothérapie 3D conventionnelle, le dosimètre utilise les différentes énergies de faisceau disponibles dans le but de délivrer au mieux la dose prescrite dans le PTV.

Nous avons réalisé une expérience dans le but de déterminer si l’énergie du faisceau influence la quantité de cassures à l’ADN pour une même dose.

Pour répondre à cette question des cellules NHDFs-F1MC ont été ensemen- cées dans des boites 96 puits. Ensuite les cellules ont été exposées à une dose plein champ de 2 Gy avec une énergie de faisceau de 6 MV ou de 20 MV. Pour cela nous utilisons le même protocole que décrit dans matériel et méthode avec comme différence l’épaisseur d’équivalent tissu entre les deux énergies. En effet pour 6 MV le maximum du dépôt d’énergie sur la courbe de rendement en profondeur se situe à 2 cm environ et pour 20 MV il se situe à 4 cm environ (Voir la figure 4.9). Ensuite nous avons réalisé l’immunofluorescence dirigée vers 53BP1. Les résultats sont regroupés dans la figure 4.12.

Les résultats montrent que la quantité de foyers 53BP1 par noyau dans les cellules irradiées augmente d’un facteur 10 environ par rapport aux cellules non-irradiées, sans différence significative entre 6 MV et 20 MV.

En conclusion de cette expérience, nous pouvons dire que l’énergie ne semble pas influencer de manière prépondérante la réponse des cellules en terme de génération de foyers 53BP1 .

Comme la fenêtre de dose 100% est plus grande pour 20 MV, nous avons choisi pour l’ensemble des expériences de ce travail de thèse cette énergie. En effet le rendement en profondeur pour l’énergie 20 MV est constant entre 25 et 45 mm alors que pour 6 MV il est constant sur une fenêtre plus étroite à savoir entre 16 et 30 mm (voir figure 4.9). Ce choix a été fait dans le but de contrôler plus efficacement la reproductibilité des expériences.

CHAPITRE 4. choix de l’énergie du faisceau 105

Figure4.12 –Quantité de foyers 53BP1 par cellule après une irradiation de 2 Gy

dans le PTV de cellules NHDFs-F1MC avec différentes énergies de faisceaux de 6 MV et de 20 MV. Les barres représentent la moyenne et l’écart-type du ratio du nombre de foyers 53BP1. Le ratio est celui du nombre de foyers obtenu pour les cellules irradiées sur le nombre de foyers obtenu pour les cellules non-irradiées. Des tests statistiques selon la méthode de Student entre condition non-irradiée et condition irradiée et entre les deux conditions irradiées (6 MV vs 20 MV ) ont été réalisés. NS (p>0.05) : différence non significative, * (p<0.05), ** (p<0.01), *** (p<0.001) : différence significative.

Chapitre

5

Étude des cassures de l’ADN et du

devenir cellulaire après irradiation à

faibles doses

L’objectif principal de cette étude préalable était de vérifier la possibilité d’induire des dommages et des effets biologiques avec des faibles doses, équi- valentes aux doses déposées en bordure du champ d’irradiation.

5.1

Quantité de CDB et CSB induites dans le PTV,

pour des doses faibles, évaluée par essai comète

Afin d’évaluer la quantité de CSB et CDB induites dans le PTV pour des doses faibles, des NHDFs-F1MC ont été ensemencées dans des boites de culture classique. Ensuite elles ont été irradiées à différentes doses en plein champ, à savoir 0.1, 0.5, 1, 2, 4 et 8 Gy. La dose 2 Gy correspond à la dose classiquement administrée dans le PTV par séance d’irradiation. La dose de 1 Gy correspond à la dose moyenne reçue en pénombre. les doses de 0.1 et 0.5 Gy correspondent à des doses reçues dans l’ombre jusque 5 cm. Enfin les doses de 4 et 8 Gy ont été

Figure 5.1 – Évaluation de la quantité de CSB et CDB après une irradiation à

différentes doses et au moyen de la technique des essais comètes. Nous avons réalisé des irradiations de cellules NHDFs-F1MC à 0.1, 0.5, 1, 2, 4, et 8 Gy. Ensuite nous avons réalisé les essais comètes à pH=8 et à pH=12.3. Pour estimer la quantité de CSB nous avons réalisé une soustraction pH12.3-pH8. Chaque point représente la moyenne et l’écart-type de la mesure du tail moment de 100 cellules. Des tests statistiques selon