Modélisation et prédiction du devenir visuel des patients traités par protonthérapie et photonthérapie pour une tumeur primitive de l’extrémité céphalique

Objectif(s) de la recherche et intérêt pour la santé publique

Finalité de l'étude

Objectifs poursuivis

Domaines médicaux investigués

Bénéfices attendus

La protonthérapie (PT) peut être proposée comme alternative à la radiothérapie conventionnelle par photons (X-RT) en raison de ses avantages physiques. En effet, la PT permettrait une escalade de dose à la tumeur tout en réduisant l’irradiation des tissus sains. Cette caractéristique pourrait se traduire par une diminution significative des effets secondaires, notamment dans les cas de tumeurs primitives de la tête, du cou, de la base du crâne ou du système nerveux central (SNC) situées à proximité des structures optiques. Toutefois, en l’absence d’essais cliniques randomisés de phase III et face au coût élevé de l’équipement de protonthérapie, l’intérêt clinique et médico-économique réel de cette modalité thérapeutique reste encore débattu.
Les toxicités optiques radio-induites représentent un enjeu majeur de santé publique, pouvant entraîner des déficiences visuelles irréversibles avec un impact significatif sur la qualité de vie, l'autonomie et l'intégration sociale des patients. Pourtant, ces complications sont insuffisamment décrites, sous-estimées dans les bases de données cliniques, et rarement étudiées de manière formalisée dans les protocoles d’onco-ophtalmologie.
Dans ce contexte, la présente étude vise à construire et entraîner des modèles prédictifs des toxicités optiques radio-induites à partir de cohortes traitées par protonthérapie ou photonthérapie pour une tumeur de l’extrémité céphalique, en exploitant des données réelles et synthétiques. L’objectif est de mieux comprendre les mécanismes lésionnels précoces, de prédire le devenir visuel des patients, et d’optimiser la planification thérapeutique.
En somme, cette étude répond à un double enjeu de santé publique : réduire les complications sévères évitables d’un traitement potentiellement toxique, et optimiser l’utilisation de ressources technologiques coûteuses pour un bénéfice maximal et équitable pour les patients. Elle s’inscrit pleinement dans les priorités de la médecine de précision, de la prévention des effets secondaires à long terme, et de l’efficience des parcours de soins en cancérologie.

L'objectif principal de ce projet consiste à construire et entraîner des modèles prédictifs des toxicités optiques radio-induites après traitement par protonthérapie ou photonthérapie pour une tumeur primitive de l’extrémité céphalique, à l’aide d’un modèle radiobiologique traditionnel NTCP.

Les objectifs secondaires du projet sont les suivants :
I) Construction et entraînement de modèles prédictifs des toxicités optiques radio-induites après traitement par protonthérapie ou photonthérapie pour une tumeur primitive de l’extrémité céphalique, à l’aide de modèles prédictifs alternatifs aux modèles radiobiologiques NTCP traditionnels.
II) Développement de modèles mécanistiques prenant en compte les mécanismes de la radiotoxicité optique (dommages morphologiques et fonctionnels) afin d’améliorer les modèles prédictifs.
III) Évaluation de la sensibilité de la radiomique dans la détection des dommages optiques précoces à l’aide d’une analyse « voxel-based ».
IV) Analyse du signal visuel par réseau profond en comparaison à la réduction de dimension faite en clinique afin de ramener le signal à deux paramètres.

L’étude comprendra une analyse statistique approfondie visant à décrire les données cliniques, structurelles et fonctionnelles recueillies (champ visuel, épaisseur rétinienne, latence P100, etc.), à travers des statistiques descriptives, des analyses de corrélations dose-réponse et des modèles de régression ajustés pour les facteurs confondants. Des comparaisons intra-sujets permettront d’évaluer l’impact de l’irradiation sur les différentes zones du champ visuel. Une analyse radiomique voxel-based sera réalisée en intégrant imagerie médicale (CT, IRM), données optiques et dosiomiques, afin de détecter précocement les dommages radio-induits. Enfin, des approches d’apprentissage profond seront appliquées en prenant en compte de multiples modalités (imagerie, EEG, examens ophtalmologiques), avec pour objectif de les intégrer à terme dans un unique modèle prédictif.

La population d'étude sera composée des patients majeurs traités par radiothérapie pour une tumeur primitive de l’extrémité céphalique au centre de protonthérapie CYCLHAD ou par photonthérapie au Centre François Baclesse, depuis 2017.