Thérapie provasculaire anti-cancer à l’aide de microbulles stimulées par ultrasons afin d’augmenter l’efficacité de la radiothérapie

L'hypoxie est un mécanisme reconnu de résistance à la radiothérapie chez les tumeurs solides. Il a récemment été démontré que la cavitation de microbulles (MBs) ciblées par ultrasons (US) (UTMC) peut augmenter la perfusion sanguine dans les muscles squelettiques en déclenchant la signalisation du monoxyde d’azote (NO). Il est intéressant de noter que cet effet a été amplifié par une co-injection de nitrite de sodium et a réduit le spasme observé avec des ultrasons à haute pression et à long pulse. Comme il a été démontré que le nitrite de sodium montrait une synergie avec la radiothérapie, nous avons émis l'hypothèse que les MBSU avec une co-injection de nitrite de sodium pourraient radiosensibiliser davantage les tumeurs solides en augmentant la perfusion sanguine et ainsi réduire l'hypoxie tumorale. Nous avons évalué la capacité des MBSU avec et sans nitrite d’augmenter la perfusion dans les muscles (membres postérieurs de la souris) et les tumeurs en utilisant différentes longueurs de pulse et pressions et évalué l'efficacité de cette approche en tant que thérapie provasculaire administrée directement avant les traitements de radiothérapie. Des xénogreffes de prostate humaine (PC3) ont été cultivées bilatéralement chez des souris immunodéficientes : un côté a été traité avec des MBSU et le côté controlatéral a été utilisé comme témoin. Des transducteurs thérapeutiques (pulse long) ou cardiaques (pulse court) ont été utilisés pour traiter le tissu d'intérêt lors de l'injection de MBs par la veine caudale. Le nitrite a été injecté 5 minutes avant les MBSU lorsque cela était approprié. Les MBSU consistaient en 60 impulsions thérapeutiques, administrées à un intervalle (10-15 secondes) ajusté pour permettre le réapprovisionnement en MBs, tel que guidé par l'imagerie ultrasonore à contraste amélioré (CEUS) (Sequoia, Siemens), et était généralement administré en 15 minutes. L'augmentation de la perfusion dans la tumeur a été quantifiée par Burst Replenishment Imaging permettant une quantification longitudinale de la perfusion sanguine (A×β). Les souris ont été irradiées 10 minutes après les MBSU et la croissance tumorale a été suivie pendant 25 jours. Dans le muscle, l'augmentation de la perfusion sanguine après traitement de MBSU avec différents longs pulses était forte. 6 Dans les tumeurs soumises à de longs pulses, l'augmentation de la perfusion était significative à une faible pression (125 et 250 kPa) mais pas à plus haute pression (375, 500 et 750 kPa) par rapport au groupe contrôle (0 kPa). Lorsqu'associé à la radiothérapie, les MBSU avec des longs pulses à 250 kPa n'ont pas entraîné d'augmentation significative de l'efficacité du traitement. Les MBSU avec des pulses courts à haute pression (SONOS, 1500kPa) et co-injection de nitrite ont ensuite été validés dans le muscle. L'effet du traitement était fort. Cette augmentation de la perfusion était également visible dans les tumeurs soumises aux MBSU (SONOS) + nitrite et a duré au moins 10 minutes. Le nitrite seul n’a causé aucun changement de perfusion. De plus, les faibles réponses provasculaires observées pour les longs pulses à 750 kPa sans nitrite ont été renversées avec l'ajout de nitrite. Le SONOS a provoqué une augmentation de la perfusion, avec et sans nitrite. La validation histologique de la reperfusion dans les tumeurs traitées par SONOS + nitrite était également significative par rapport aux tumeurs recevant uniquement du nitrite. Enfin, il y a eu une amélioration de l'inhibition de la croissance pour le groupe 8 Gy + nitrite + MBSU (SONOS) lorsque comparé à 8 Gy + nitrite seul. Cet effet n'était pas significatif chez les souris traitées par MBSU (SONOS) + nitrite et recevant 0 Gy ou 2 Gy. En conclusion, la thérapie de MBSU + nitrite semble augmenter la perfusion sanguine conduisant à une efficacité accrue de la radiothérapie à 8 Gy dans notre modèle tumoral.

Keyphrases: Radiothérapie, Microbulles, Ultrasons, Cavitation, Nitrite, Thérapie provasculaire, Hypoxie