Wéra, Anne-Catherine
[FUNDP]
(eng)
Lung cancer is the leading cause of cancer related death. Currently, the average 5-year survival rate is only about 15 % and new modalities are under investigation to increase the patient survival as well as to improve the patient quality of life. Among the new modalities developed for the treatment of lung cancer, we find hadron-therapy and radio-immunotherapy both using charged particles. However, the studies performed about the potential benefit of such treatments emphasize that more data and fundamental works are needed to better understand the cellular response.
In this work, the results obtained after the irradiation of A549 lung cancer cells with different types of charged particles (beta particles, protons, alpha particles and carbon ions) were compared to the standard X-ray irradiation.
On one hand, the beta particles irradiations were performed with a liquid source at a low-dose-rate as found in actual radio-immunotherapy. On the other hand, a broad beam in vitro irradiation station was developed to perform heavy charged particles radiobiological experiment. For that purpose, the incident beam must be mono-energetic, uniform and stable. Although this can be obtained with the 2 MV Tandem accelerator of the LARN laboratory, one needs a system to check these requirements before performing the irradiation. The setup developed in this work allows visualising the beam to adjust the accelerator parameters in order to obtain a uniform beam. This system enables us to check the dose-rate and uniformity of the irradiated area before to proceed to the irradiation. Moreover, an online monitoring system has been developed to assess the dose-rate during the irradiation. The entire irradiation system has been validated by establishing the surviving fraction curves of A549 lung cancer cells after irradiation with protons, alpha particles and carbons ions. The results obtained have shown an increased efficiency of heavy charged particles in comparison to X-rays.
The experiments carried out on A549 lung cancer cells with 10 keV/µm proton broad beam and with low-dose-rate beta particles have highlighted a hypersensitive response at low doses. This result is very interesting for the new modalities under development. Indeed, unlike cancer cells, normal cells have efficient repair mechanism and take the required time to repair. Hence, work with a lower dose-rate and/or dose, may lead to lower complication and a better patient’s quality of life with a same local control of the tumour.
(fre)
Le cancer du poumon est le plus meurtrier avec une survie moyenne à 5 ans de seulement 15%. De nouvelles modalités de traitement sont étudiées afin d’améliorer l’efficacité des traitements en terme de survie mais aussi de qualité de vie des patients. Parmi ces modalités, on retrouve l’hadron-thérapie et la radio-immunothérapie qui utilisent toutes deux des particules chargées. Cependant, les études réalisées jusqu’ici soulignent le manque de données expérimentales permettant de mieux comprendre la réponse cellulaire.
Dans ce travail, les résultats obtenus après irradiation de cellules cancéreuses pulmonaires (type A549) avec différents types de particules chargées (particules béta, protons, particules alpha, ions carbone) ont été comparés avec ceux obtenus après irradiation par des rayons X standards.
Les irradiations avec particules béta ont été réalisées avec une source liquide à faible débit de dose comme c’est le cas pour la radio-immunothérapie. En parallèle, une station d’irradiation in vitro à large faisceau a été développée afin de réaliser les irradiations avec des particules chargées lourdes. Les irradiations nécessitent un faisceau mono-énergétique, uniforme et stable. Ce type de faisceau peut être obtenu avec l’accélérateur Tandem du LARN mais nous avons besoin d’un système permettant de vérifier tous ces paramètres avant de réaliser une irradiation. Le système ainsi développé nous permet de visualiser le faisceau pour ajuster les paramètres de l’accélérateur afin d’obtenir un faisceau uniforme. Le dispositif permet également d’ajuster le débit de dose avant de débuter l’irradiation et de le contrôler tout au long de l’expérience. Ce système a été validé par la mesure de courbes de survie de cellules A549 après irradiation de protons, de particules alpha et d’ions carbone. Les résultats obtenus montrent une efficacité accrue des particules chargées lourdes en comparaison avec les rayons X.
Les expériences réalisées sur les cellules cancéreuses pulmonaires (type A549) avec des protons de 10 keV/µm et des particules béta à faible débit de dose ont mis en évidence une réponse hypersensible aux faibles doses. Du point de vue des cellules saines avoisinant le volume tumoral à traiter, cette hypersensibilité aux faibles doses est très intéressante. En effet, les cellules normales possèdent des mécanismes de réparation efficaces et prennent le temps de se réparer lorsqu’un dommage leur a été occasionné. Par conséquent, utiliser de faibles débits de dose et/ou de faibles doses peut donner lieu à de moindres complications et ainsi obtenir une meilleure qualité de vie pour les patients tout en gardant un même contrôle local de la tumeur.


Bibliographic reference |
Wéra, Anne-Catherine. Development of an in vitro irradiation station for broad beam radiobiological experiment: study of A549 non-small cell lung cancer cell response after irradiation with charged particles of different LET. Prom. : Lucas, Stéphane |
Permanent URL |
http://hdl.handle.net/2078.2/115045 |