Les nouvelles techniques

La chirurgie assistée par ordinateur

LE PRINCIPE

Une collaboration étroite entre la chirurgie, l’informatique et la robotique devrait permettre aux chirurgiens de décider et d’exécuter une biopsie et/ou un geste curateur extrêmement précis après l’examen clinique, biologique et radiologique.


UNE APPLICATION MATURE

Dans la neurochirurgie des cancers, les applications des robots stéréotaxiques sont multiples :

  • Les biopsies stéréotaxiques,
  • L’insertion de cathéter intrakystique,
  • La curiethérapie.
  • Le robot microscopique s’adresse à l’optimalisation de la voie d’abord, à l’atteinte de tumeurs profondes de petite taille et à la reconnaissance des limites de résection.

 

Cette nouvelle technologie, en plein développement, permet d’espérer traiter d’autres tumeurs que les tumeurs cérébrales.

Quelques informations sur ces techniques de destructions tumorales percutanées

LES PRINCIPALES MÉTHODES

  • La radio-fréquence, les micro-ondes et la cryo-ablation utilisent l’effet thermique
  • L’électroporation irréversible (IRE) permet l’ablation par un effet mécanique
  • L'ablation par HIFU repose sur les deux effets : thermique et mécanique.

LEUR MODE D'ACTION

Les techniques utilisant l'effet thermique

L’élévation de température (hyperthermie), la « coagulation » des tissus à partir de la chaleur dépend de la température et du temps d’exposition. Au cours d’un traitement hyperthermique, la mort cellulaire survient immédiatement entre 60 et 100 °C.
La mort cellulaire peut également être obtenu par les températures négatives grâce à la cryo-ablation. Cette baisse de température est létale entre −40 et −20 °C.

Les autres techniques

L’IRE n’utilise pas d’effet thermique mais induit une apoptose cellulaire (mort cellulaire programmée) par la création de pore au sein des membranes ne permettant plus à la cellule de contrôler ses échanges avec le milieu extracellulaire.
L’HIFU utilise principalement l’effet thermique par la focalisation des ondes acoustiques sur la tumeur avec également un effet mécanique par des perturbations sur le microenvironnement cellulaire participant à la destruction cellulaire.

NÉANMOINS...

Comme pour les techniques chirurgicales, pour assurer l’ablation d’une tumeur avec une sécurité oncologique, la zone d’ablation comprendre autour de la tumeur une marge de sécurité de 10 mm. L’ablation doit épargner le parenchyme normal et éviter les lésions iatrogènes aux organes environnants.

Hyperthermie par radiofréquence

LA RADIOFRÉQUENCE

Le principe


C'est un courant électromagnétique de 300 à 500 kHz de fréquence, transmis par une électrode introduite sous guidage radiologique dans la tumeur.
Le courant électromagnétique induit localement par ses changements de phase une agitation ionique qui, elle-même, déclenche des mouvements de friction moléculaire responsables d’une élévation thermique.

L'hyperthermie créée...

La température augmente au contact de l’électrode puis se distribue par diffusion et permet de traiter la tumeur par une température supérieure à 70 °C. A cette température, on obtient une mort des cellules, en particulier tumorales, par coagulation des protéines cellulaires.

Ses indications sont limitée à des tumeurs relativement petites (2–3 cm) et par l’effet de « dissipation thermique » c’est-à-dire la diffusion de l’énergie par les vaisseaux (> 3 mm) lié au phénomène de convection. 

SON UTILITÉ....


Les indications validées

Cette technique est utilisée depuis une quinzaine d’années en cancérologie, tout d’abord pour traiter les tumeurs du foie (primitives ou secondaires) de moins de 4 cm de diamètre.
Cette technique à été, par la suite, adaptée pour le traitement de certaines tumeurs du poumon, du rein et des os.

L’hyperthermie locale

Elle est produite par ultrasons ou rayonnements électromagnétiques. L’hyperthermie interstitielle couplée à la curiethérapie permet déjà de traiter les tumeurs bronchiques, de la prostate, du col utérin, les sarcomes des parties molles.

L’hyperthermie régionale

Cette technique est en cours d’évaluation. Elle est utilisée soit en irriguant des cavités avec des sérums chauds associés à des antimitotiques (vessie, péritoine, plèvre) pour traiter des lésions métastatiques diffuses (carcinose péritonéale des cancers de l’ovaire, des cancers digestifs) soit au cours de circulation extracorporelle dans le traitement des sarcomes, des mélanomes, des membres.

L'hyperthermie per-chirurgicale

Elle peut être utilisée pour provoquer la mort cellulaire, qui, comme nous l'avons vu,  survient entre 41 et 45°C. Se plus, l'hyperthermie potentialise les effets cytotoxiques de certains médicaments comme le cisplatine et la mitomycine C. On réalise ainsi des chimio-hyperthermies intra-péritonéales en irriguant la cavité en continu avec du sérum chaud dans le traitement des carcinoses péritonéales diffuses des cancers de l'ovaire ainsi que des cancers gastriques et colorectaux.

Les limitations

Ce sont la taille de la tumeur et sa localisation car. Au-delà de 4 cm de diamètre, il n'est plus possible d’obtenir une coagulation homogène de toute la tumeur.
 
Les vaisseaux sanguins de plus de 4 mm permettent la transmission de la chaleur car le flux sanguin, par convection thermique, refroidit et limite l’extension de la nécrose de la tumeur. Cet effet protège les vaisseaux de la thrombose ou de lésions thermiques de la paroi mais protège également les cellules au contact du vaisseau, d’où le risque d’un traitement incomplet.

EN PRATIQUE...

Vous serez hospitalisé pour une courte période.
Le traitement se fait, en général, sous anesthésie générale.

Les micro-ondes

LE PRINCIPE

Les micro-ondes forcent les dipôles formés principalement par les molécules d’eau contenues dans les tissus à se réaligner en continu par l’application d’un champ électromagnétique dans la gamme des fréquences de 915 MHz–2,45 GHz. Ce phénomène produit de l’énergie cinétique de friction qui est convertie en chaleur.
Le mécanisme de lésion cellulaire aboutit à une nécrose de coagulation.

SES AVANTAGES

Le dépôt d’énergie pour les micro-ondes n’est pas lié à la conduction des tissus mais à leur permittivité (propriété physique qui décrit la réponse d'un milieu donné à un champ électrique appliqué), permettant une chauffe plus rapide et des températures plus élevées que pour la radiofréquence.
De plus, les micro-ondes peuvent rayonner à travers tous les tissus biologiques, y compris ceux dont la conductivité électrique est faible comme les os et les poumons. Enfin, cette technique est moins affectée par l’effet « dissipateur » lié au refroidissement par convection des vaisseaux au contact de la tumeur qui peut être à l’origine de résidu tumoral. Ce facteur peut entraîner un meilleur contrôle local de la tumeur.

LES UTILISATIONS POTENTIELLES

Cette technique a déjà été utilisée pour le traitement des cancers primitifs du poumon à but curatif en alternative à la chirurgie ou à la radiothérapie stéréotaxique. 

Cette technique est largement utilisée pour le traitement des cancers primitifs du foie permettant des ablations plus larges et mois soumis aux phénomène de convection donc permettant le traitement de lésions aux contact de vaisseaux

La cryochirurgie

EN BREF...

Son but est la dévitalisation des tumeurs par le biais d'une congélation in situ par un liquide refroidissant, l'azote liquide, circulant dans des sondes mises au contact des lésions a traiter.
La température nécessaire pour obtenir la mort cellulaire doit être inférieure à moins 40°C. Cette basse température doit être répartie dans l’ensemble de la tumeur pour éviter les rechutes.


LES INDICATIONS

Cette méthode a d'abord été utilisée pour la destruction des tissus superficiels et ainsi indiquée dans le traitement de certains cancers cutanés, de la cavité buccale, du col utérin et du vagin...

Grâce au développement de l’échographie intra-opératoire, cette technique est actuellement expérimentée dans le traitement des tumeurs de la prostate et du foie.

Cette technique est aussi à l’étude dans le traitements de cancers primitifs du foie (hépatomes) et à titre palliatif dans les métastases hépatiques des tumeurs endocrines.

L'ablation au laser et la photochimiotherapie

LE PRINCIPE

Le laser émet une lumière monochromatique (une seule longueur d’onde), qui définit les propriétés du laser.
La lumière laser est transportée par une fibre optique mince (0,2–0,8 mm) flexible à l’intérieur du tissu.
L’interaction laser–tissus dépend de la longueur d’onde de la lumière, des réglages du laser (c’est-à-dire puissance du laser, énergie du laser et durée du traitement), du mode de travail (pulsé ou continu), des caractéristiques d’émission de l’applicateur optique et des propriétés optiques du tissu.
L’interaction laser–tissu peut être décrite par trois phénomènes : la diffusion, la réflexion et l’absorption.
La lumière absorbée par les tissus est transformée en chaleur et aboutit à une nécrose de coagulation .

LA PHOTOCOAGULATION DES TUMEURS PAR LES LASERS

Elle a prouvé son efficacité dans la destruction de nombreuses tumeurs, en particulier dans la vaporisation des états précancéreux (col utérin, cavité buccale, peau...) et dans le traitement palliatif des cancers de l’œsophage, du poumon et du rectum.
Les lasers utilisés comme « couteau laser » sont utiles dans l’exérèse des tissus irradiés et dans les lésions infectées car la vaporisation laser diminue la prolifération microbienne.

LE LASER NDYAG

Les traitements curateurs par le laser NDYag donnent des résultats intéressants dans les cancers du rectum, de l’œsophage, de la trachée et des bronches chez les patients médicalement inopérables.
La combinaison d’un faisceau laser NDYag à la robotique devrait permettre la photocoagulation de tumeurs profondes (foie, rein, etc.).

LA PHOTOTHÉRAPIE DYNAMIQUE

Définition

La photothérapie dynamique (PDT) est un traitement local mini-invasif qui consiste à détruire une tumeur préalablement sensibilisée à l’aide d’une molécule photosensibilisante la plus spécifique possible en l’exposant au faisceau d’un laser de longueur d’onde adaptée.

Le principe


Il est basé sur la rétention d'un médicament par les cellules ou tissus tumoraux. Ces « photosensibilisants » sont administrés par voie veineuse ou topiquement. Ils sont non toxiques et retenus plus ou moins sélectivement par les cellules tumorales.

Les « photosensibilisants » deviennent toxiques après absorption lumineuse à une longueur d'onde adaptée.
Le « photosensibilisant » est l’hématoporphyrine (HPP) qui a une forte affinité pour les tissus à fort index mitotique. Elle est administrée au malade avant que le tissu tumoral, ayant capté l’HPP, soit soumis à l’irradiation d’un laser produisant un rayonnement dans le rouge avec longueur d’onde de 630 nm. Cette irradiation entraîne des réactions de photosensibilisation produisant des métabolites toxiques qui, pour les cellules ayant capté l’HPP, provoque la nécrose. Cette méthode prometteuse est actuellement testée dans les cancers de l’œsophage, des voies aériennes supérieures, de l’estomac, du rectum, ainsi que pour le traitement des glioblastomes.

Le couteau acoustique (HIFU)

LE PRINCIPE

Cette technique a comme principe la destruction des tissus par coagulation thermique et nécrose dans une zone limitée grâce à l’interaction de l’énergie mécanique vibratoire avec la biologie cellulaire comme. C’est à partir de 1950 que le Dr Fry a développé la sonoablation grâce à la High Intensity focused Ultrasound (HIFU) sur de nombreux modèles tumoraux expérimentaux (mélanome malin, cancer du sein, nodule thyroïdien, ganglion, tumeurs hépatiques...).
Le traitement par ultrasons focalisés est totalement non invasif car aucune aiguille n’est placée dans le patient, les ondes acoustiques passe à travers la peau sans l’endommager pour converger sur la zone à traiter.

SES APPLICATIONS

L’utilisation en clinique du « couteau acoustique » reste expérimentale. Trois types de destruction acoustique sont à l’étude pour des tumeurs profondes :

  • La voie externe.
  • La voie intraluminale avec anesthésie générale ou épidurale.
  • La voie opératoire sous anesthésie générale.

LES PREMIERS RÉSULTATS

Cette méthode non invasive pourrait devenir prochainement une alternative à la chirurgie radicale ou à l’irradiation des cancers T1/T2 de la prostate. La destruction tumorale prostatique par HIFU peut être aussi utilisée à titre palliatif dans les cancers prostatiques évolués.
Le cancer du rein est souvent découvert de façon fortuite au cours d’exploration abdominale. A l’avenir, si les patients sont médicalement inopérables, ou si on ne doit pratiquer qu’une néphrectomie partielle pour cancer, la technique de sonodestruction pourrait être utilisée car elle a montré son efficacité sur le plan expérimental dans cette indication.
Les cancers du foie primitifs ou secondaires peuvent être détruits sur le plan expérimental par voie transcutanée sans lésion des tissus sains traversés et avec protection des éléments nobles intrahépatiques au voisinage de la tumeur. Cette technique est donc particulièrement intéressante pour les localisations hépatiques multiples.

DEMAIN...

En plus de l’effet ablatif, l’HIFU peut être utilisé pour provoquer une hyperthermie modérée.
Cette technique vise à induire des effets tissulaires réversibles tels que la vasodilatation, la constriction des vaisseaux et les changements de perméabilité, ainsi que la synthèse des protéines du choc thermique. Ces modifications tissulaires peuvent être exploitées à des fins thérapeutiques, comme la libération locale de médicaments avec des supports thermosensibles (liposomes) ou l’activation de thérapie génique.

L’électroporation irréversible (IRE)

LE PRINCIPE

Il repose sur la formation de « trous » au sein des membranes cellulaires appelés nanopores obtenus par l’application de pulse de courant à haut voltage.
Ces nanopores rendent perméables les cellules aux molécules de voisinage ; ils peuvent être temporaires et réparés par la cellule (électroporation réversible) ceci étant utilisé pour la transfection (transfert de gène dans la cellule) et l’électrochimiothérapie (ouverture des pores de la cellules pour délivrer des médicaments).
Au-dessus d’un certain voltage, les dégâts causés à la membrane de la cellule deviennent irréversibles et la cellule rentre en apoptose car elle ne peut plus assurer son homéostasie aboutissant donc à la mort cellulaire (électroporation irréversible).
Une des caractéristiques de cette modalité est le dépôt d’énergie centripète, le courant passant d’une électrode à une autre. Cela permettant pour les petits volumes tumoraux une technique « no touch » en plaçant les électrodes à l’extérieur de la lésion à détruire.

EN PRATIQUE

Les dommages induits par l’IRE sont limités aux membranes cellulaires et respecte donc la matrice collagène permettant une ré-épithélialisation et devrait minimiser les lésions sur les vaisseaux, le système collecteur rénal ou les canaux biliaires.

Deux conditions sont à respecter dans l’application de pulse de haut voltage : ces pulses peuvent être responsable de contractions musculaires nécessitant une anesthésie générale avec curarisation. De plus, l’IRE peut être responsable d’arythmie nécessitant une synchronisation des pulses au rythme cardiaque par l’ECG.

Les techniques de destruction tumorale percutanée (DTP)

La radiofréquence (RF)
Les micro-ondes (MW)
L’ablation laser (LA)
Les ultrasons focalisés de haute intensité (HIFU)
L’électroporation irréversible (IRE)
La cryoablation (CA)

Mise à jour

6 novembre 2019