radiothérapie

Dans le noyau de chaque cellule, l'ADN est enroulé en double hélice, mais il lui arrive de former des boucles et des nœuds. L'un de ces nœuds est le G-quadruplexe : quatre brins d'ADN s'empilent en carré, comme des cartes dans un jeu. Les cellules tumorales en contiennent plus que les cellules saines, car leur ADN ne cesse de se réorganiser. Si l'on bloque ces nœuds, la cellule ne peut plus copier ses gènes et meurt.

Deux orchestres différents jouent la même partition de dommages, mais ils ont des chefs différents : l'un freine avant la division, l'autre avant la duplication de l'ADN. Le cancer de la bouche et le cancer du sein reçoivent le même choc de neutrons, mais ils réagissent comme s'ils écoutaient des chefs différents.

Dans une pièce sombre, on peut maintenir une sphère lumineuse sans la toucher : les parois de rayons repoussent sans brûler. C'est à peu près le principe du piège assemblé à Rio de Janeiro pour des cellules de levure.

Dans un foie fibreux, comme dans une ville après un long siège, apparaissent des quartiers où la vie s'est figée : à la place de cellules en activité, un tissu cicatriciel, et à l'intérieur de celui-ci se cachent des macrophages sénescents.

Après une explosion nucléaire, de la suie s'élève dans le ciel. Elle se dépose haut au-dessus des nuages, dans la stratosphère, et y reste pendant des années. Cette suie agit comme un rideau épais : elle bloque une partie des rayons du soleil et modifie la chimie du ciel.

Une éponge que l'on arrose lentement avec un arrosoir s'imbibe entièrement. Mais si l'on y jette le même seau d'eau d'un coup, le centre sera mouillé tandis que les bords resteront presque secs. C'est à peu près le comportement d'un matériau qui absorbe l'énergie de manière non linéaire : plus le flux est intense, plus il reste piégé au point d'impact.

Une image obtenue avec une faible dose de rayons X ressemble à une vue à travers une vitre embuée : les contours sont là, mais les détails se noient dans un voile trouble. Les médecins ont besoin de ces clichés pendant la radiothérapie – pour viser précisément la tumeur et épargner les tissus sains.

La radiothérapie est un tir ciblé sur la tumeur, mais chaque tir doit être réglé au millimètre et à la fraction de seconde près. Le problème, c'est que les dosimètres existants sont soit encombrants, soit ils perturbent eux-mêmes le faisceau, soit ils nécessitent des pauses pour la lecture.

Le Soleil est une immense chaudière où la lumière se fraye un chemin à travers une épaisse couche de matière incandescente. Sur le chemin vers la surface, les photons (particules de lumière) heurtent sans cesse les atomes et perdent de l'énergie.

Un flash photographique qui se déclenche en un millième de seconde ne chauffe pas le sujet – contrairement à un flash ordinaire qui dure une seconde entière.

Les gènes sont comme des maisons dans une ville : dans certaines, la vie grouille, dans d'autres, c'est le silence. Ce paysage génétique « urbain » a été analysé chez mille femmes atteintes d'un cancer du sein.

En mesurant l'activité de milliers de gènes, les biologistes ne voient généralement qu'une liste de coïncidences — comme deux ingrédients d'une soupe qui se retrouvent souvent ensemble. Le modèle standard recherche ce genre de paires liées, mais ne montre pas qui influence qui.

Un puissant sèche-cheveux qui souffle non pas de l'air chaud, mais du plasma chauffé à blanc : c'est ce qu'on appelle une soufflerie à plasma. Elles servent à tester sur Terre la rentrée atmosphérique d'un vaisseau spatial.

Quand il faut observer l'intérieur du cerveau, on allonge généralement le patient dans le tube exigu d'un appareil d'imagerie par résonance magnétique, ou on l'expose aux rayons X d'un scanner. Ces deux méthodes sont coûteuses, encombrantes et pas toujours disponibles.

Dans une voiture, la direction, les freins et l'accélérateur tombent progressivement en panne. Au début, on peut encore éviter un nid-de-poule, mais chaque année, la manœuvre exige de plus en plus d'efforts. À un moment donné, même une route parfaite devient infranchissable — la voiture n'obéit plus au conducteur.

Imaginez un parc aquatique avec de nombreuses piscines reliées par des passages étroits. Les visiteurs – les molécules d'eau – barbotent dans chaque bassin, mais de temps en temps, ils passent dans le bassin voisin. Dans une tumeur cérébrale, ces « passages » sont des canaux protéiques dans les membranes des cellules.

La protonthérapie classique ressemble à un projectile précis mais léger : il atteint exactement la tumeur, mais ne fait pas toujours assez de dégâts. La raison en est que les protons ont un faible « pouvoir létal » (effet biologique), et certaines tumeurs parviennent à réparer les cassures de l'ADN qu'ils provoquent.

La radiothérapie vise la tumeur, mais les tissus sains en souffrent aussi. La thérapie flash consiste en une irradiation en une fraction de seconde, et elle épargne étonnamment les cellules saines sans réduire l'impact sur le cancer.

Un tuyau d'arrosage projette un jet fin et puissant. En le déplaçant sur le jardin, on peut arroser tout le potager sans inonder les allées. C'est à peu près ainsi que fonctionne la nouvelle approche pour traiter les tumeurs profondes : au lieu d'un large flux de rayonnement, on utilise un faisceau étroit d'électrons accélérés à une vitesse proche de celle de la lumière, et on balaie la tumeur avec, comme avec un…

L'ampoule ne s'allume que dans la pièce voulue. C'est à peu près le principe des médicaments photoactivables : ils ne s'« allument » que là où la lumière est dirigée, et laissent le reste du corps tranquille.

Une tumeur de la langue, c'est un peu comme un inconnu dans la foule. En apparence, tout le monde se ressemble, mais sous la surface se cachent des personnalités très différentes. Certaines tumeurs se comportent de manière agressive, d'autres croissent lentement. Pour les médecins, il est crucial de savoir à qui ils ont affaire avant même l'opération.

Lorsqu'on chauffe de la matière à des millions de degrés, elle se transforme en plasma – un mélange d'électrons libres et d'ions, semblable à une soupe bouillonnante de particules chargées. On ne peut pas sonder cette « soupe » avec un thermomètre ordinaire, mais on peut l'éclairer avec des rayons X.

Deux spécialistes examinent la même image du sein. L'un est un médecin expérimenté, l'autre un programme d'intelligence artificielle. Parfois leurs avis coïncident, parfois ils divergent. La fréquence à laquelle ils sont d'accord détermine la précision avec laquelle ils distinguent ensemble un tissu sain d'une tumeur.

Lorsqu'un faisceau d'ions carbone pénètre dans le corps, il ne libère pas son énergie immédiatement, mais au bout de son trajet, comme un coureur qui donne tout sur la ligne d'arrivée. Les médecins doivent connaître ce point d'arrivée pour ne pas endommager les tissus sains. Mais comment voir à l'intérieur du corps sans incision ?

Quand un médecin irradie une tumeur, il essaie de ne pas toucher les organes sains à proximité. Autrefois, on administrait de nombreuses petites doses de radiation, un peu comme on arrose une pelouse avec un arrosoir à pomme fine. Aujourd'hui, on utilise de plus en plus l'hypofractionnement : moins de séances, mais des doses plus importantes, comme un jet d'eau puissant.

La radiothérapie du cancer de la prostate exige un calcul précis de la dose d'irradiation en chaque point du corps. La méthode classique de Monte-Carlo simule des millions de particules et prend des heures, alors que pour adapter le plan aux changements quotidiens de l'anatomie, il faut des secondes.

L'isotope radioactif terbium-149 agit comme une minuscule bombe à tête chercheuse : il se fixe sur les cellules cancéreuses et libère des particules alpha qui détruisent la tumeur de l'intérieur, en épargnant presque les tissus sains.

Le TEP/TDM, c'est comme une carte où les cellules cancéreuses brillent comme des points lumineux. Mais que faire si la carte est vide alors que la maladie se cache quelque part ?

Deux villes : l'une avec des rues droites et bien alignées, l'autre avec des ruelles tortueuses. Si on lâche un puissant jet d'eau sur les deux, dans la première l'eau s'écoulera rapidement par les canaux, tandis que dans la seconde elle inondera tout autour. C'est à peu près ce qui se passe dans les tissus lors de la radiothérapie ultrarapide, appelée FLASH.

Le faisceau d'ions carbone frappe la tumeur avec précision, comme un chirurgien qui ne verrait que la peau. À l'intérieur du corps, le faisceau s'arrête, et savoir où exactement était un mystère.

La foudre frappe une fourmilière. Une partie des fourmis meurt sur le coup, une autre se fige, et quelques jours plus tard, les survivantes recommencent à creuser des galeries.

Lorsqu'on irradie une tumeur dans la région de la tête ou du cou, les rayons traversent aussi les tissus sains. Parfois, l'os de la mâchoire commence à se nécroser après cela – c'est une complication grave appelée ostéoradionécrose. La question n'est pas de savoir si cela arrive, mais dans quelle mesure la dose d'irradiation elle-même augmente le risque.

Les marqueurs radioactifs, c'est comme un livreur avec une balise : on l'injecte dans le corps, et il illumine l'organe voulu sur l'image. Mais ce livreur a des règles strictes : on ne peut pas l'envoyer souvent, il se fatigue vite et coûte cher. Les médecins rêvent depuis longtemps d'un moyen de voir un organe sans radiations.

Traiter un cancer avec un faisceau de protons, c'est un peu comme tirer à l'arc : il faut atteindre la cible sans rien toucher autour. Les protons libèrent leur énergie en fin de parcours, si bien que les tissus sains sont presque épargnés. Mais pour que le tir soit sûr, chaque plan de traitement est vérifié à l'avance : on mesure la dose que recevra la tumeur et ce qui reviendra aux organes voisins.

Une cellule prise dans un faisceau de protons ressemble à une ville après un bombardement ciblé : ici des quartiers entiers sont détruits, là seulement des vitres sont brisées. La survie de la ville dépend des bâtiments touchés et de la répartition des impacts.

Allumer un soleil miniature est un vieux rêve de l'humanité. En général, les scientifiques tentent de confiner un plasma brûlant (un gaz de particules chargées) à des températures de plusieurs centaines de millions de degrés.

Au cœur d'un grand accélérateur de particules règne une pluie invisible de rayons gamma — comme si l'on laissait un fil de verre sous un appareil à rayons X allumé pendant des années. L'électronique classique y lâche rapidement, et il faut bien transmettre les données du détecteur vers l'extérieur.

Le glioblastome, tumeur cérébrale, est sournois : chez certains patients, le témozolomide fonctionne, chez d'autres, presque pas. La différence réside souvent dans une petite région de l'ADN, le gène MGMT. Si cette région est chimiquement « éteinte » (méthylée), la tumeur répare moins bien ses cellules, et le médicament frappe plus précisément.

Chaque cellule est un minuscule diapason. Une impulsion magnétique brève la fait « sonner », et l'amortissement de ce son dépend de ce qu'elle contient : viscosité, densité, composition.