Soutenance de thèse d'Alexandre Pignard : Dosimétrie personnalisée de la radiothérapie interne vectorisée du cancer métastatique de la prostate avec le 177Lu-PSMA...

En médecine nucléaire, la radiothérapie interne vectorisée (RIV) consiste à cibler et traiter un cancer ou une affection bénigne à l'aide d'un médicament radiopharmaceutique (MRP). Ce dernier est constitué d'un radionucléide associé à un vecteur biologique, tel que le ¹⁷⁷Lu-PSMA développé pour le traitement des cancers métastatiques de la prostate. La distribution spatio-temporelle du MRP dans l’organisme dépend du patient et détermine la dose absorbée aux lésions et aux organes à risque (OAR). Cependant, la même activité est administrée à tous les patients sans adaptation personnalisée, pouvant ainsi conduire à un surdosage entraînant des toxicités aux OAR (reins, glandes salivaires et moelle rouge en l'occurrence) ou à un sous-dosage pouvant rendre le traitement moins efficace. De plus, l’adaptation de l’activité injectée suppose de pouvoir établir une relation dose-effet qui n’est actuellement pas connue pour les traitements par RIV. Par ailleurs, une estimation des incertitudes associées aux calculs dosimétriques est nécessaire pour fournir une information sur la confiance qu’il est possible d’accorder aux résultats de dose absorbée. L’objectif de la thèse est donc de concevoir et de mettre en œuvre une méthode d’estimation personnalisée de la dose absorbée aux lésions et aux OAR, incluant une estimation des incertitudes associées, afin d’optimiser les traitements par RIV au ¹⁷⁷Lu-PSMA.

Pour ce faire, un protocole de calcul personnalisé de la dose absorbée a été développé à partir de l’utilisation d’images anatomiques du patient et de distribution du MRP à plusieurs temps après administration. Ce protocole dosimétrique comprend : une segmentation semi-automatique de toutes les lésions individuellement à l’aide d’un algorithme innovant de seuillage adaptatif, une segmentation de tous les OAR par intelligence artificielle, et le transport des particules dans l’anatomie du patient par simulations Monte Carlo permettant d’obtenir une carte de dose absorbée prenant en compte la contribution des lésions osseuses dans l’irradiation de la moelle rouge. Par ailleurs, un réseau bayésien a été développé, et comparé à la loi classique de propagation des incertitudes, afin d’estimer de façon réaliste et plus approfondie, sous forme de distributions de probabilité, les incertitudes associées aux résultats dosimétriques pour la RIV. Cette estimation a été adaptée aux spécificités et aux problématiques de la médecine nucléaire, par exemple liées à la calibration des gamma-caméras et à la détermination des volumes sur les images.

Les résultats obtenus pour la première cure de 18 patients provenant de deux hôpitaux partenaires de l'étude ont montré une grande variabilité de dose absorbée inter et intra-patients pour les lésions et les OAR, allant de 0,04 à 48 Gy/GBq pour 707 lésions. La contribution des lésions à la dose absorbée par la moelle rouge était variable et parfois majeure, allant de 0,4% à 57% de la dose absorbée totale. De surcroît, des relations dose-effet préliminaires ont pu être établies, reliant d’une part la dose absorbée par la moelle rouge à la présence de toxicités hématologiques, et d’autre part reliant les doses absorbées par les lésions à l’évolution du taux de PSA de chaque patient. En outre, le réseau bayésien a pu être validé théoriquement et appliqué aux données cliniques de l’étude, montrant que les incertitudes sur la dose absorbée par les lésions pouvaient atteindre plus de 100% pour les plus petites lésions, et même plus de 1000% d’après la méthode classique de propagation des incertitudes. Si les différences entre le réseau bayésien et la méthode classique s’expliquent par leur différence de formalisme, les deux méthodes confirment que l’incertitude sur le volume contribue majoritairement à celle sur la dose absorbée. Ces incertitudes pourraient à terme servir au raffinement des relations dose-effet et être utiles à la prise de décision quant à l’activité optimale à injecter à chaque patient.