Image-guided focal laser therapies for prostate cancer

Devant l’augmentation de l’incidence des cancers de prostate de faible risque, les thérapies focales apparaissent comme une alternative séduisante entre la surveillance active et les traitements radicaux classiques. Les thérapies Laser (Thérapie photodynamique [PDT] et thermothérapie laser interstitielle [LITT]) pourraient être des modalités d’application de cette thérapie focale.Dans la première partie de cette thèse, nous discutons du concept de thérapie focale, et de la place des thérapies Laser par rapport aux différentes autres modalités énergétiques. Le premier chapitre de cette partie est consacré à l’émergence de la thérapie focale, à ses bases histopathologiques et à l’importance de l’imagerie dans son application. L’échographie et l’imagerie par résonance magnétique (IRM) représentent des outils indispensables pour l’aide au diagnostic, la sélection des patients et le guidage du traitement focal. Les avantages et inconvénients ainsi que les principaux résultats cliniques des différentes modalités énergétiques utilisées pour la thérapie focale sont présentés dans le deuxième chapitre de cette partie. Nous dressons un état de l’art de la PDT et de la LITT pour le traitement focal dans un troisième chapitre. Ces thérapeutiques Laser sont actuellement en développement clinique. Ces deux modalités de traitement reposent sur des principes physiques différents, mais leur application à la thérapie focale pose des problématiques identiques (planification dosimétrique, guidage du traitement interstitiel). Nous précisons les développements actuellement en cours pour résoudre ces problématiques et notamment les travaux de notre unité de recherche. La deuxième partie de cette thèse est dédiée au développement expérimental de LITT pour le cancer de prostate menée au sein de notre unité de recherche. Dans le premier chapitre de cette partie, nous présentons la mise en place d’un modèle animal (Rat Copenhagen avec greffe hétérotopique d’un adénocarcinome prostatique syngénique Dunning R3327-AT2) adapté au traitement par LITT focale. Nous décrivons le monitoring de cette thérapie sous IRM et échographie et démontrons la reproductibilité des volumes de nécrose induits pour un niveau d’énergie donné. Le deuxième chapitre de cette partie est consacré à la mise en place d’un outils de planification dosimétrique adapté à notre modèle in vivo et basé sur la diffusion de chaleur au sein des tissus et au calcul des dommages cellulaires. Enfin dans le troisième chapitre, nous proposons la mise en place d’un fantôme de prostate anatomiquement valide permettant de simuler et d’expérimenter des procédures focales de LITT. Ce fantôme compatible avec un monitoring sous échographie et sous IRM pourrait également être utilisé pour le développement d’autres modalités énergétiques de thérapie focale.Given the increased incidence of prostate cancer low-risk, focal therapies appear as an attractive alternative between active surveillance and radical treatments. Laser therapies (photodynamic therapy [PDT] and interstitial laser thermotherapy [LITT]) could be modalities of application of this focal therapy.In the first section of this thesis, we discuss the concept of focal therapy, and the place of laser therapies compared to several other energy modalities. The first chapter of this section is devoted to the emergence of focal therapy, its histopathologic bases and the importance of imaging in its application. Ultrasonography and magnetic resonance imaging (MRI) are essential tools to aid diagnosis, patient selection and guidance of focal treatment. The advantages and disadvantages and the main clinical outcomes of different energy modalities used for focal therapy are presented in the second chapter of this section. We summarize a state of the art of PDT and LITT for the focal treatment in a third chapter. These Laser therapies are currently in clinical development. Both treatment modalities are based on different physical principles but their application to focal therapy raises identical issues (treatment planning, guiding interstitial treatment). We specify the developments currently underway to address these issues and particularly the work of our research unit.The second section of this thesis is dedicated to the experimental development of LITT for prostate cancer conducted in our research unit. In the first chapter of this section, we present the development of an animal model (rat Copenhagen with heterotopic and syngenic prostatic adenocarcinoma transplant Dunning R3327 -AT2) for processing focal LITT. We describe the monitoring of this therapy under ultrasonography and MRI and demonstrate the reproducibility of the volumes of necrosis induced for one given energy level. The second chapter of this section is devoted to the establishment of a treatment planning tools adapted to our in vivo model and based on tissue heat diffusion and calculation of induced cell damages. Finally in the third chapter, we propose the establishment of an anatomically valid prostate phantom to simulate and test focal LITT procedures. This phantom compatible with ultrasonography and MRI monitoring could also be used for the development of other focal therapy energy modalities