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Destruction du parenchyme hépatique par USF
Le traitement par USF semble être adapté au traitement des tumeurs hépatiques mais cette application doit être validée expérimentalement in vivo. Gignoux et al. ont étudiés la destruction du parenchyme hépatique par les USF. Les objectifs de cette étude sont d’évaluer la faisabilité, la tolérance et l’efficacité de la destruction du foie de porc par USF (Gignoux et al., n.d.). En effet, les USF ont été appliqués sur le foie de 10 porcs par laparotomie dans le but de créer la destruction d’une zone cible de 2,3 cm3, sous contrôle échographique. L’étude a comporté une surveillance biologique et une autopsie (4 à 24 heures plus tard) avec prélèvement du foie pour étude histologique. Le système de traitement comprenait un générateur d’ultrasons de fréquence 3 MHz et un transducteur focalisant à 40 mm, et délivrant une intensité théorique moyenne de 1000 Watts/cm2 au point focal. Après une prémédication par zolazépam et tilétamine (Zoletil®, Virbac), l’anesthésie générale était obtenue avec du propofol (Diprivan®, Zeneca) en perfusion intraveineuse. Elle comportait une ventilation contrôlée, une voie veineuse centrale, un monitoring cardiaque et une sonde thermique rectale. Une antibiothérapie prophylactique était réalisée à l’induction par injection intraveineuse d’amoxicilline et d’acide clavulanique (Augmentin®). Après une asepsie chirurgicale standard, une laparotomie médiane était réalisée. L’exploration abdominale était couplée à une échographie per-opératoire pour repérage de la zone cible. La destruction par USF comporte deux phases. La première phase d’acquisition des images permet de définir la zone cible du foie dans les plans longitudinal et transversal. Ainsi, la zone cible était visualisée en une succession de coupes transversales sur lesquelles l’opérateur pouvait définir les rangées de lésions élémentaires. La seconde phase, la phase de tir, permet de rétracter la sonde d’échographie pour la remplacer par la sonde de traitement. Cette phase comporte une succession de tirs de 5 secondes suivis d’une latence de 5 secondes également, pendant laquelle la tête de tir se déplaçait. 4 à 5 lésions, par USF étaient effectuées par porc, d’un volume théorique de 2,3 cm3. Ces dernières étaient repérées macroscopiquement à l’état frais. Après fixation au formol, au moins un prélèvement pour étude histologique était effectué sur chaque lésion. L’examen histologique précisait systématiquement l’existence de phénomènes de cavitation, définie par la présence de lacunes dans le parenchyme hépatique. La sévérité des altérations des hépatocytes était classée en nécrose complète ou en nécrose incomplète. La nécrose complète était définie par la perte de l’architecture trabéculaire normale, la dissociation des hépatocytes et la présence d’altérations morphologiques sévères, incluant la pycnose nucléaire, la rétraction du cytoplasme et la perte des contours cellulaires. La nécrose incomplète était définie par la présence d’altérations sévères des hépatocytes sans perte de l’architecture normale (Chapelon et al., 1999). La destruction hépatique par USF était possible dans tous les cas et les 4 lobes du foie ont pu être traités. La tolérance générale et biologique de la procédure était excellente et les caractéristiques échographiques des lésions étaient précisées. L’aspect histologique des lésions USF comportait des foyers de nécrose, bien délimités, associés à des lésions de cavitation ou lacunes histologiques d’importance variable.
Cette étude chez le porc a permis de démontrer la faisabilité et la faible morbidité de la destruction hépatique par USF. Une étude expérimentale à long terme est nécessaire avant d’envisager une application clinique (Gignoux et al., n.d.).
Augmentation du volume traité par ultrasons focalisés de haute intensité pour le traitement des métastases hépatiques
Suite à un cancer colorectal, près de la moitié des patients sont confrontés à un développement de métastases hépatiques. L’utilisation de techniques par agents physiques (radiofréquence ou cryothérapie) permet d’augmenter le taux de traitement à visée curative. Ces traitements sont généralement indiqués pour des tumeurs dont le diamètre est inférieur à 20 mm. Il existe toutefois de nombreuses contre-indications lors de l’utilisation de ces dispositifs, notamment pour les métastases situées à proximité d’une structure vasculaire majeure du foie. Les ultrasons focalisés de haute intensité (HIFU) pourraient présenter une solution alternative tout en conservant l’objectif de traiter des tumeurs de 20 mm de diamètre (Haar and Coussios, 2007; Melodelima and Cathignol, 2004). Dans une étude, Vincent J et al. ont utilisé un transducteur qui possède une géométrie torique (3 MHz) croisée permettant un élargissement significatif de la zone à traiter (Melodelima et al., 2009; N’Djin et al., 2008; Vincenot et al., 2011). Un déplacement mécanique du transducteur était alors nécessaire pour juxtaposer entre quatre et neuf lésions unitaires. L’objectif de leurs travaux était de vérifier si l’utilisation de la focalisation électronique (déplacement électronique de la zone focale) peut permettre une optimisation du traitement actuel c’est à dire d’augmenter le volume nécrosé et de diminuer la durée de traitement. Pour cela, une première étude numérique a permis de mettre en évidence des paramètres de traitement compatibles avec les objectifs fixés. Dans un second temps, des tests in vitro ont été conduits pour valider ces nouveaux protocoles (Vincenot et al., 2011). Une cellule d’imagerie ultrasonore fonctionnant à 7,5 MHz (Vermon, Tours, France) est placée au centre du transducteur de thérapie et est connectée à un échographe (cellule d’imagerie utilisée uniquement pour repérer la zone de traitement avant de réaliser les ablations par HIFU). À la suite de simulations numériques, des expériences in vitro étaient réalisées par une sonde HIFU maintenue en contact avec un échantillon de foie à l’aide d’un bras mécanique. Afin de pouvoir photographier et mesurer précisément la lésion obtenue, l’échantillon et son support étaient placés au congélateur directement après l’insonification. Le lendemain, le foie solide était retiré du porte-échantillon puis coupé en fines couches (2 mm) grâce à une trancheuse électrique. En utilisant le transducteur torique décrit dans cette étude et en appliquant des séquences de focalisation électronique particulières, il est possible d’optimiser le temps et le volume de nécrose. Une séquence particulière de deux minutes et dix secondes montre la possibilité de nécroser une métastase de 20 mm en une seule exposition ultrasonore. De même, une séquence particulière de 130 secondes permettait la réalisation d’une lésion unique de 40 mm de diamètre et 54,4 mm de long. À titre de comparaison, dix à 30 minutes sont nécessaires pour traiter une tumeur similaire (métastase de 20 mm) en utilisant l’ablation par radiofréquence ou cryothérapie (Ng et al., 2004; Stella et al., 2006).
En outre, le caractère non invasif des HIFU pour le foie permet de traiter sans endommager la capsule hépatique et ainsi éviter tout risque lié à l’introduction d’électrodes (radiofréquence) ou cryosondes (cryothérapie). Ce traitement représente donc une alternative intéressante dans un contexte médical où les options thérapeutiques sont limitées. Ces lésions in vitro devront être validées par une étude in vivo pour évaluer, en particulier, l’effet de la perfusion.
La thérapie de la prostate par ultrasons focalisés
Le cancer de la prostate est le plus fréquent chez l’homme et représente près d’un nouveau cas de cancer sur 4, soit un taux d’incidence de 193 nouveaux cas pour 100000 hommes (Garnier, 2009). C’est également l’un des plus mortels (Landis et al., 1999). Cependant, celui-ci se développe le plus souvent après 50 ans et évolue lentement. Au départ localisé, c’est à dire contenu à l’intérieur de la capsule, il peut s’étendre aux organes et aux tissus proches de la prostate mais aussi à des organes distants tels que les os ou les ganglions. Ainsi, si les cellules cancéreuses pénètrent dans les vaisseaux lymphatiques de la prostate, leur développement engendrera des métastases ganglionnaires appelées adénopathies (Hull et al., 2002). L’American Cancer Society (ACS) estime qu’un homme sur 6 aura un cancer de la prostate dans sa vie mais qu’un homme sur 35 en mourra. Les ultrasons focalisés à haute intensité (HIFU) sont, aujourd’hui, mis en pratique dans le domaine de l’urologie, notamment pour le traitement du cancer de la prostate. Leur principe est d’échauffer la zone à traiter afin de détruire les cellules cancéreuses, le tout sous contrôle échographique. Le traitement par HIFU est un traitement peu invasif destiné aux patients porteurs de cancer localisé et qui ne sont pas candidats à la chirurgie à cause de leur âge ou de comorbidités associées (Poissonnier et al., 2007). Les variations de pression acoustique produites par le transducteur génèrent un mouvement tissulaire (dilatation et contraction) dont l’amplitude est proportionnelle au niveau de pression. La réponse du tissu n’étant pas parfaitement élastique, l’onde acoustique se propage dans le milieu en s’atténuant, notamment à cause de l’absorption. L’énergie perdue est ensuite localement restituée sous forme de chaleur qui sera d’autant plus grande que la pression sera élevée. Dans le cas d’un transducteur focalisé, la concentration du faisceau ultrasonore entraîne un maximum de pression au point focal. L’absorption des ultrasons de manière intense et rapide conduit à une élévation subite de la température, détruisant les cellules localisées dans la zone traitée. La lésion produite, articulée autour du point focal, s’élargit par diffusion et dépend par conséquent de la puissance de tir mais aussi de la durée d’exposition (Garnier, 2009).
Table des matières
INTRODUCTION
CHAPITRE I : REVUE DE LA LITTERATURE SUR LES ULTRASONS
I. Rappels sur quelques notions d’acoustique
I.1. Définition d’une onde
I.2. Les différents types d’ondes
I.3. Définition du son
II. Généralités sur les ultrasons
II.1. Historique
II.2. Définition des ultrasons
II.3. Classification des ultrasons
III. Production et propriétés des ultrasons
III.1. Générateur des US / Mode de génération
III.2. Propagation des ultrasons
III.3. Atténuation
IV. Intérêts des ultrasons
CHAPITRE II : LA THERAPIE DES TUMEURS PAR LES ULTRASONS FOCALISES DE HAUTES INTENSITES
I. Généralités sur la thérapie par HIFU
II. Mécanismes thérapeutiques d’un faisceau ultrasonore
II.1. Focalisation
II.2. Interaction avec les tissus
III. Effets des ultrasons focalisés à haute intensité
III.1. Ablathermie
III.2. Hyperthermie douce et délivrance de médicaments et de gènes
III.3. Ouverture de la barrière hémato-encéphalique
IV. Applications cliniques
IV.1. La thérapie de tumeur du foie par ultrasons
IV.2. La thérapie de la prostate par ultrasons focalisés
CONCLUSION
REFERENCES
