Applications des sciences nucléaires

Le Laboratoire de Physique Corpusculaire de Caen (LPC-Caen) est un laboratoire de recherche fondamentale et appliquée en physique nucléaire et physique des rayonnements. Il est constitué de six groupes de recherche, dont le Groupe Applications Médicales et Industrielles (GrAMI). Le GrAMI mène des recherches dans les domaines de la mesure de sections efficaces pour la hadronthérapie, la dosimétrie des rayonnements ionisants et l’étude des effets cliniques des traitements utilisant ces rayonnements ionisants (projet de Plateforme de Modélisation en RadioThérapie, PMRT). La PMRT a pour objet de recueillir de façon exhaustive les traitements appliqués (radiothérapie externe par rayons X, protons et plus tard hadrons) et les résultats cliniques de ces traitements, de façon à développer des modèles de contrôle tumoral et surtout d’induction d’effets secondaires. L’objectif ultime est de produire, pour un nouveau patient, un tableau de bord complet, à destination du radiothérapeute oncologue, des prédictions (ainsi que de leur incertitude) concernant le patient, sachant son dossier clinique et le ou les traitements envisagés.

La mise en œuvre d’un tel projet, se fait sur plusieurs plans.

• En premier lieu, il faut construire une base de données structurée de recueil clinique. Le LPC-Caen collabore sur ce sujet depuis 2015 avec le Centre François Baclesse (CFB/Caen) et le Centre Paul Strauss (CPS/Stasbourg). Le CPS a développé une telle base sur laquelle nous travaillons actuellement aux méthodes d’extraction et d’analyse d’information.
• Il faut ensuite enrichir cette base de données de métadonnées initiales (imageries, contourages, dosimétrie, informations biologiques). Cette étape fait partie du présent projet.
• Il faut disposer des moyens d’extraction et d’anonymisations de l’ensemble de ces informations. Le LPC-Caen en collaboration avec le CFB a mis en place un processus de pipeline de sécurité qui permet de garantir cette parfaite anonymisation. Cette technologie doit être mise en production au CFB, à la fois sur les données structurées de clinique et sur les métadonnées d’imagerie et biologie, aussi bien sur les traitements photon actuels que sur les traitements proton réalisés à Cyclhad.
• Enfin, il faut utiliser ces informations pour développer les modèles d’effets (contrôle tumoral et complications) des rayonnements ionisants, ce qui constitue la finalité du projet.

Le premier objectif consiste à mettre en production le recueil clinique sur la base de données structurée et le couplage de ces données aux métadonnées d’imagerie et de biologie en adaptant le pipeline de sécurité pour qu’il puisse traiter l’intégralité de ces informations, sans restriction. Une fois mis en production, la base sera alimentée en continu au fil des traitements par rayons X et proton. Dans la première année, elle sera insuffisante pour produire des modèles convaincants.

Nous mettrons à profit cette phase pour reprendre l’intégralité des « modèles standards » de radiothérapie applicables aux traitements réalisés dans ces deux modalités, en réajustant ces modèles de façon à obtenir leurs prédictions, mais également l’incertitude de ces prédictions, dans une approche Bayésienne qui est au cœur de notre processus d’inférence. Nous développerons également des systèmes observationnels des toxicités permettant d’alerter, de façon précoce de l’évolution inattendue d’une technique de traitement relativement à une autre. Cela constitue le second objectif du programme PMRT.

Le dernier objectif consiste à développer des modèles plus précis et plus individualisés des résultats cliniques, sachant les informations initiales de traitement. Ces modèles exploiteront l’intégralité des données recueillies et seront portés par une architecture logicielle capable de supporter la diversité des traitements observés.

[Ce projet est cofinancé par l’Union européenne et la Région Normandie à hauteur de 177 k€ pour la période du 01/09/2018 au 31/08/2021.]