Brevet FR3120446A1 — publié le 20220909

La présente invention concerne le domaine de l’oncologie et plus particulièrement de l’évaluation des facteurs de risques d’un traitement de radiothérapie sur un patient atteint par exemple du cancer dans la zone de la tête ou du cou, afin de déterminer s’il est en mesure de supporter une nouvelle irradiation sans risque toxicologique majeur voire létal. Figure de l’abrégé : figure 1 PROCEDE POUR ESTIMER LE NIVEAU DE TOXICITE D’UN TRAITEMENT PAR RADIOTHERAPIE SUR UN PATIENT Domaine de l’invention La présente invention concerne le domaine de l’oncologie et plus particulièrement de l’évaluation des facteurs de risques d’un traitement de radiothérapie sur un patient atteint par exemple du cancer dans la zone de la tête ou du cou, afin de déterminer s’il est en mesure de supporter une nouvelle irradiation sans risque toxicologique majeur voire létal. La radiothérapie (RT) est l'un des traitements les plus fréquemment utilisés et les plus efficaces contre le cancer. Comme tout traitement anticancéreux, le bénéfice thérapeutique de la radiothérapie est mis en balance avec les effets indésirables potentiels (ou la toxicité) dans les tissus normaux. Par conséquent, une notation et un rapport précis des effets indésirables de la radiothérapie sont d'une importance cruciale pour l'amélioration de la qualité de la RT et la recherche sur l'efficacité du traitement. La dose totale de radiations ionisantes délivrées à la tumeur est un facteur majeur du contrôle locorégional. L’augmentation de cette dose aux volumes tumoraux est le plus souvent corrélée avec une majoration de la dose aux tissus sains. Environ 1 à 15% des patients traités par radiothérapie pour un cancer montrent une réaction tissulaire (tel qu'une dermite ou une rectite) qui peut mettre en jeu le bon déroulement du traitement dans la mesure où elle peut conduire le médecin à décider l'arrêt du traitement radiothérapeutique avant la fin du protocole prévu. Par ailleurs, cette réaction tissulaire est un indicateur d'une sensibilité particulièrement élevée du patient au rayonnement ionisant. Ainsi, le traitement radiothérapeutique, même interrompu au moment de l'apparition des premiers signes tissulaires visibles, peut augmenter la morbidité voire la mortalité post-traitement des patients, non seulement parce que le cancer qu'il était censé traiter n'a pas pu être éradiqué complètement dû à l'arrêt prématuré du traitement, mais encore à cause de l'endommagement collatéral des tissus sains induit par le rayonnement lui-même. La planification de la radiothérapie externe doit alors tenir compte de contraintes de dose aux organes à risque. La délivrance d’une dose la plus élevée génère davantage de toxicité à la fois précoce et tardive. Cette toxicité doit être enregistrée prospectivement par les praticiens. L’enregistrement et la cotation doivent se faire de manière simple, reproductible et sensible afin d’obtenir une évaluation précise et adaptée pour chaque organe et le référentiel « CTCAE » (Common Terminology Criteria for Adverse Events) élaboré par l’institut « National Cancer Institute » constitue un indicateur reconnu pour éclairer le radiothérapeute sur l’opportunité d’engager une nouvelle irradiation. Il utilise une gamme de grades allant de 1 à 5 correspondants, dans l’ordre croissant, aux qualificatifs Doux, Modéré, Sévère, En danger de mort, Décès. Pour objectiver le critère approprié pour un patient, il est nécessaire de disposer d’outils d’analyse fiables, pour éviter de renoncer à une nouvelle irradiation pour un patient qui pourrait la supporter, et renoncer à une nouvelle irradiation pour un patient pour lequel cela entraînerait des conséquences fatales. Il est donc désirable de disposer d'une méthode d'essai prédictive pour pouvoir déterminer la dose maximale cumulée qu'un patient donné peut recevoir sans risque. Cette question se pose en premier lieu en radiothérapie dans un contexte de fortes doses ionisantes. Etat de la technique On connaît dans l’état de la technique plusieurs solutions pour l'évaluation par biodosimétrie de la dose d'irradiation reçue par un individu ayant été soumis à un rayonnement ionisant, basées sur la caractérisation de marqueurs dans un échantillon biologique prélevé sur le patient. Le brevet français FR3067467 décrivant un procédé pour caractériser la radiosensibilité d’un échantillon cellulaire d’un individu envers un rayonnement ionisant, ledit échantillon cellulaire ayant été obtenu à partir de cellules prélevées sur ledit individu. La radiosensibilité est déterminée à partir de la quantité de la protéine ATM phosphorylée pATM à l’état basal t0, sans irradiation dudit échantillon cellulaire. Le brevet européen EP3108253B1 décrit un procédé pour prédire la radiosensibilité cellulaire d'un échantillon cellulaire obtenu à partir de cellules prélevées sur un patient dans une zone non irradiée ou peu irradiée, dans lequel : - on amplifie lesdites cellules prélevées, ces cellules amplifiées constituant « l'échantillon cellulaire » ; - on détermine sur ledit échantillon cellulaire le nombre moyen de foci nucléaires obtenus avec le marqueur pH2AX et leur évolution dans le temps ; - on détermine la dose totale à ne pas dépasser (DTNPD), exprimée en Gray, par un traitement de ces mesures. On connaît aussi l’article Surucu M, Shah KK, Roeske JC, Choi M, Small W Jr, Emami B. Radiothérapie adaptative pour le cancer de la tête et du cou. Traitement Technol Cancer Res . 2017; 16 (2): 218-223. doi: 10.1177 / 1533034616662165 présentant des résultats validant l’importance d’une replanification adaptative pour la diminution de la dose aux tissus normaux, tout en améliorant la couverture du volume cible pour les patients subissant une nouvelle tomodensitométrie au cours de la RT de la tête et du cou. Sans replanification, la dose de certains OAR aurait dépassé leur seuil de tolérance respectif. Inconvénients de l’art antérieur Les solutions de l’art antérieur basées sur la quantification de biomarqueurs n’était pas totalement satisfaisante et on observe des variations notables d’un patient à l’autre, se traduisant par des prédictions trop favorables dans certains cas, ce qui peut entraîner des conséquences fâcheuses pour certains patients, et trop pessimistes dans d’autres cas, ce qui privent le patient d’une poursuite du traitement de radiothérapie qui aurait permis de réduire les cellules cancéreuses. L’objet de l’invention est de fournir une estimation de meilleure qualité de facteur de risque, personnalisé pour chaque patient, avec une moindre marge d’incertitude. Solution apportée par l’invention Afin de répondre à ces inconvénients, la présente invention concerne un procédé pour estimer le niveau de toxicité d’un traitement par radiothérapie sur un patient comportant une étape de caractérisation de la radiosensibilité d'un échantillon cellulaire envers un rayonnement ionisant, ledit échantillon cellulaire ayant été obtenu à partir de cellules prélevées sur ledit patient, pour déterminer un premier facteur de radiosensibilité par une analyse biologique, caractérisé en ce que il comporte en outre une étape d’analyse des données dosimétriques à partir des données issues de la planification du traitement, pour déterminer un deuxième facteur de traitement, le niveau de toxicité étant déterminé par une combinaison dudit premier facteur de radiosensibilité et deuxième facteur de traitement. On entendra par « analyse biologique » au sens du présent brevet toutes les analyses de biologie moléculaire/génétique ou autres réalisées à partir d’un prélèvement biologique sur le patient permettant de déterminer un facteur de radiosensibilité. Selon une première variante, la détermination du facteur de radiosensibilité est effectuée sur des fibroblastes provenant d’un prélèvement de tissu conjonctif dudit patient. Selon une deuxième variante, la détermination du facteur de radiosensibilité est effectuée sur des fibroblastes provenant d’un prélèvement de la peau dudit patient. Selon une troisième variante, la détermination du facteur de radiosensibilité est effectuée sur des lymphoblastes / lymphocytes issus d’un prélèvement sanguin du patient. Avantageusement, la détermination du facteur de radiosensibilité est effectuée par détermination des fractions totales de l'échantillon cellulaire dudit prélèvement de la quantité de protéine pATM phosphorylée ATM en l'état basal. Selon un exemple de mise en œuvre, ledit niveau de toxicité est déterminé par un ajustement des modèles de régression logistique à deux variables, comprenant : (a) le résultat du test pATM sur les lymphocytes sanguins et (b) la prédiction à partir de modèles dosimétriques basés sur les données dosimétriques de planification du traitement pour des toxicités de grade ≥3 ou de grade≥ 2 Description détaillée d’un exemple non limitatif de mise en œuvre de l’invention La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit illustrée par les dessins annexés relatifs à un exemple non limitatif de réalisation où : La représente les résultats sur le développement d’inflammation des muqueuses sur des patients présentant une radiosensibilité de grade CTCAE supérieur ou égal à 2 La représente les résultats sur le développement d’inflammation des muqueuses sur des patients présentant une radiosensibilité de grade CTCAE supérieur ou égal à 3 La représente les résultats sur la dysphagie sur des patients présentant une radiosensibilité de grade CTCAE supérieur ou égal à 2 La représente les résultats sur la dysphagie sur des patients présentant une radiosensibilité de grade CTCAE supérieur ou égal à 3 La représente les résultats sur la toxicité aiguë et la toxicité tardive sur des patients. Principe général L’invention a pour but de fournir à un radiothérapeute un indicateur objectif et fiable représentatif de la capacité d’un patient à supporter une nouvelle irradiation dans le cadre d’une radiothérapie. Cet indicateur est déterminé en fonction des résultats de deux traitements : une analyse dosimétrique de la planification de traitement appelé TPS en anglais (treatment planning system) établie pour préparer un plan de traitement par irradiation en radiothérapie pour établir un facteur de traitement une analyse de radiosensibilité in vitro pratiquée sur un prélèvement biologique du patient, pour établir un facteur de radiosensibilité. Ces deux facteurs sont combinées pour établir un indicateur prédictif du niveau de risque toxicologique dans le référentiel « CTCAE » ( Common Terminology Criteria for Adverse Events). Détermination du facteur de traitement Le facteur de traitement est déterminé à partir des données disponibles à partir du système de planification de traitement (TPS), extraites du logiciel de préparation du plan de traitement par irradiation en radiothérapie d’un patient considéré. La TPS est devenue un outil indispensable à la radiothérapie moderne. Elle permet, à partir de la prescription médicale, les images et les volumes anatomiques récupérés par l’équipe de physique médicale pour préparer le plan de traitement, de mettre en place la balistique de traitement la plus adaptée (énergie des faisceaux ; nombre, forme et incidence des champs ; modulation d’intensité ou non…). Souvent, plusieurs essais sont faits. Le calcul de la dose est réalisé à l’aide d’un algorithme qui modélise le dépôt d’énergie dans la matière, selon les lois d’interaction des particules mises en jeu. Il permet : • La visualisation en 3D des images anatomiques du patient (multi-modalités : IRM, scanner et TEP). • Le recalage éventuel de 2 ou plusieurs jeux d’images indépendants. • La délinéation des volumes cibles et à risque. • La création d’une balistique de traitement (positionnement des faisceaux, choix de leur énergie, forme, etc). • Le calcul de la dose en 3D dans le patient, grâce à des algorithmes qui modélisent le dépôt d’énergie des particules mises en jeu dans les tissus. • La visualisation quantitative du dépôt de dose dans les organes sous forme d’histogramme dose volume (HDV). Le fonctionnement précis de ce logiciel nécessite un paramétrage important. • Le calcul de la dose dans le patient, à partir des images scanner, nécessite de connaître la courbe de conversion des Unités Hounsfield (UH, information contenue dans les images scanner) en densité électronique relative (information directement liée à la composition des tissus). Cette courbe est mesurée pour un scanner et une tension donnée, dans un « fantôme » contenant des inserts de densités électroniques différentes, afin de couvrir toutes les densités électroniques disponibles dans le corps humain. Les calculs réalisés par le TPS prennent en compte les propriétés de l’accélérateur : Débit de dose, énergie, homogénéité et symétrie des faisceaux, filtration, accessoires de collimation, etc, sont autant d’éléments pour lesquels il faut donner une description précise au TPS. Ce paramétrage est directement lié à l’étape de la recette d’une machine de traitement décrite ailleurs. Une fois paramétré pour les accélérateurs disponibles, le TPS permet de planifier les traitements. A partir des images volumiques du patient et des volumes à traiter ainsi que des OARs délinéés par le médecin radiothérapeute, le dosimétriste programme des faisceaux de traitement avec les bons paramètres : énergie, dimensions, orientation, filtre dynamique, etc, afin d’obtenir la meilleure distribution de dose possible pour le traitement. Le calcul de la dose repose sur des algorithmes capables de simuler l’interaction des photons et des électrons dans les tissus, par exemple par le code de simulation Monte Carlo. Le facteur de traitement calculé à partir des données provenant du logiciel de TPS est constitué par exemple : de la dose cumulée (en Gy) sur l’ensemble du traitement de radiothérapie reçue par un organe sain au voisinage de la zone tumorale de la dose maximale (en Gy) reçue par un organe sain au voisinage de la zone tumorale pendant une séance de radiothérapie de la répartition des doses sur les organes sains au voisinage de la zone tumorale et plus généralement toute indicateur dosimétrique représentatif du radiotraitement du patient considéré. Détermination du facteur de radiosensibilité Le deuxième facteur, désigné par facteur de radiosensibilité, est déterminé par une méthode connue d’analyse biochimique d’un prélèvement du patient considéré pour quantifier un marqueur ou une combinaison de marqueurs, notamment de protéines de la famille des kinases telles que ATM et ATR. Il est connu que la question de la sensibilité des tissus au rayonnement ionisant est liée aux mécanismes de réparation des dommages de l'ADN. En effet, au niveau cellulaire, le rayonnement ionisant peut casser certains types de liaisons chimiques en générant des radicaux libres (en particulier par peroxydation) et d'autres espèces réactives à l'origine des dommages de l'ADN. L'endommagement de l'ADN par des agressions endogènes ou exogènes (telles que les radiations ionisantes et les radicaux libres), peut aboutir à différents types de dommages de l'ADN en fonction notamment de l'énergie déposée : les dommages de bases, les cassures simple-brin et les cassures double-brin (CDB). Les CDB non réparées sont associées à la mort cellulaire, à la toxicité et plus précisément à la radiosensibilité. Les CDB mal réparées sont associées à l'instabilité génomique, aux phénomènes mutagènes et à la prédisposition au cancer. L'organisme dispose de systèmes de réparation spécifiques à chaque type de dommage de l'ADN. En ce qui concerne les CDB, les mammifères possèdent deux principaux modes de réparation : la réparation par suture (ligation des brins) et la réparation par recombinaison (insertion d'un brin homologue ou non-homologue). On sait aussi que la sensibilité des tissus au rayonnement ionisant est très variable d'un organe à l'autre et d'un individu à l'autre. Même en dehors de certaines rares cas de radiosensibilité extrême, dont l'origine génétique semble avérée, on pense que la radiosensibilité découle d'une manière générale d'une prédisposition génétique : elle est donc propre à un individu. A titre d’exemple non limitatif, la détermination du facteur de radiosensibilité est effectuée à partir d’un échantillon de tissu sain, de préférence des fibroblastes ou des lymphoblastes / lymphocytes. Les premiers sont de préférence prélevés sur le tissu conjonctif ou la peau d'un individu et les seconds à partir du sang. Cet échantillon peut être prélevé par biopsie ou prélèvement sanguin. Exemple d’un protocole de détermination du facteur de radiosensibilité La détermination du facteur de radiosensibilité peut être réalisé avec un kit pour caractériser la radiosensibilité d'un échantillon cellulaire d'un individu aux rayonnements ionisants. Ce kit comprend : a) des moyens pour extraire les fractions totales de l'échantillon cellulaire, c'est-à-dire des réactifs tels qu'un tampon de lyse connus de l'homme du métier, b) des moyens pour déterminer lesdites fractions dudit échantillon cellulaire la quantité de protéine pATM phosphorylée ATM en l'état basal, comme une plaque revêtue d'un anticorps spécifique anti-pATM pour réaliser un test ELISA. L'opérateur prélève sur le patient un échantillon cellulaire tel qu'un échantillon de sang comprenant des lymphoblastes ou des lymphocytes. Le protocole d’analyse est par exemple l’un de ceux décrit dans le brevet FR3067467B1. Combinaison des facteurs de traitement et de radiosensibilité Des modèles mathématiques facteur de radiosensibilité-facteur de traitement combinés ont été développés en ajustant des modèles de régression logistique à deux variables, comprenant : (a) le résultat du test pATM sur les lymphocytes sanguins (en utilisant la classification dichotomique précédemment déterminée des patients comme radio-sensibles vs radio-résistants, avec une variable binaire, OUI = radio-sensible, NON = radiorésistante) et (b) la prédiction à partir de modèles dosimétriques basés sur les données dosimétriques de planification du traitement pour des toxicités de grade ≥3 ou de grade≥ 2. De tels modèles dosimétriques sont proposés dans les articles suivants : Orlandi, E., Iacovelli, N. A., Rancati, T., Cicchetti, A., Bossi, P., Pignoli, E., et al. Modèle multivariable de prédiction de la mucosité buccale aiguë au cours d'une combinaison d'IMRT et de chimiothérapie pour les patients atteints de cancer du nasopharynx localement avancé. (titre original en anglais « Multivariable model for predicting acute oral mucositis during combined IMRT and chemotherapy for locally advanced nasopharyngeal cancer patients”. Oral Oncol 2018, 86, 266-272. Cavallo, A., Rancati, T., Cicchetti, A., Iacovelli, N. A., Palorini, F., Fallai, C. et al. Développement de modèles multivariables pour les toxicités aiguës dans la radiothérapie du cancer du nasopharynx (titre original en anglais « Development of multivariable models for acute toxicities in nasopharyngeal cancer radiotherapy Radiother ») Oncol 2017, 123, S858–S859. L’évaluation de la valeur prédictive de la combinaison des facteurs de traitement et de radiosensibilité est réalisée une analyse de courbe ROC, la détermination des AUC (Area Under Curve) et l’évaluation des probabilités (Test Chi-square). Résultats constatés Les figures 1 à 5 présentent le taux de corrélation entre les indicateurs prédictifs et les pathologies réellement apparues sur une cohorte de patients ayant subi une radiothérapie contre le cancer de la tête et du cou (HNC) observés dans plusieurs essais cliniques. Les indicateurs prédictifs ont été déterminés pour les essais illustrés par les figures 1 à 4 : A partir d’un modèle dosimétrique (colonne de gauche) A partir d’un facteur de radiosensibilité obtenu basée sur la quantification de la protéine ATM phosphorylée dans les lymphocytes (colonne du milieu) A partir d’une combinaison d’un facteur de traitement et d’un facteur de radiosensibilité combiné conformément à l’invention (colonne de droite). Les indicateurs prédictifs ont été déterminés pour les essais illustrés par la : A partir d’un facteur de radiosensibilité basée sur la quantification de la protéine ATM phosphorylée dans les lymphocytes (colonne de gauche) A partir d’une combinaison d’un facteur de traitement et d’un facteur de radiosensibilité combiné conformément à l’invention (colonne de droite). 53 patients ont été considérés pour évaluer la capacité prédictive de la RDT pour la toxicité aiguë de grade 3 (G3). Les patients ont été traités dans un cadre « radical » avec une radiothérapie postopératoire et ont été évalués prospectivement pour la toxicité déterminée par le grade CTCAE au départ et chaque semaine pendant la radiothérapie. La détermination de la réalité des conséquences pathologique a été réalisée au moins 6 mois après la fin de la radiothérapie. 67 patients ont été inclus dans la cohorte de validation. Ils ont été suivis prospectivement pour le score de toxine de la même manière que pour la cohorte d'entraînement. Ces points ont également fait l'objet d'une évaluation toxique tardive jusqu'à un suivi de trois ans. Les essais dans la population de validation ont été effectués à l'aveugle. L'analyse de la population de validation comprenait l'évaluation de la valeur prédictive de l’indicateur déterminé selon le procédé objet de l’invention. Les essais montrent que dans tous les cas, la qualité prédictive de l’indicateur déterminé selon l’invention est supérieure aux indicateurs connus dans l’état de la technique. – Procédé pour estimer le niveau de toxicité d’un traitement par radiothérapie sur un patient comportant une étape de caractérisation la radiosensibilité d'un échantillon cellulaire envers un rayonnement ionisant, ledit échantillon cellulaire ayant été obtenu à partir de cellules prélevées sur ledit patient, pour déterminer un premier facteur de radiosensibilité par une analyse biologique, caractérisé en ce que il comporte en outre une étape d’analyse des données dosimétriques à partir des données issues de la planification du traitement, pour déterminer un deuxième facteur de traitement, le niveau de toxicité étant déterminé par une combinaison dudit premier facteur de radiosensibilité et deuxième facteur de traitement. – Procédé pour estimer le niveau de toxicité d’un traitement par radiothérapie sur un patient selon la revendication 1 caractérisé en ce que la détermination du facteur de radiosensibilité est effectuée sur des fibroblastes provenant d’un prélèvement de tissu conjonctif dudit patient. – Procédé pour estimer le niveau de toxicité d’un traitement par radiothérapie sur un patient selon la revendication 1 caractérisé en ce que la détermination du facteur de radiosensibilité est effectuée sur des fibroblastes provenant d’un prélèvement de la peau dudit patient. – Procédé pour estimer le niveau de toxicité d’un traitement par radiothérapie sur un patient selon la revendication 1 caractérisé en ce que la détermination du facteur de radiosensibilité est effectuée sur des lymphoblastes / lymphocytes issus d’un prélèvement sanguin du patient. – Procédé pour estimer le niveau de toxicité d’un traitement par radiothérapie sur un patient selon la revendication 1 caractérisé en ce que la détermination du facteur de radiosensibilité est effectuée par détermination des fractions totales de l'échantillon cellulaire dudit prélèvement de la quantité de protéine pATM phosphorylée ATM en l'état basal. – Procédé pour estimer le niveau de toxicité d’un traitement par radiothérapie sur un patient selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit niveau de toxicité est déterminé par un ajustement des modèles de régression logistique à deux variables, comprenant : (a) le résultat du test pATM sur les lymphocytes sanguins et (b) la prédiction à partir de modèles dosimétriques basés sur les données dosimétriques de planification du traitement pour des toxicités de grade ≥3 ou de grade≥ 2.