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Le laser et les accélérateurs de particules : des armes contre le cancer

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La technologie des accélérateurs de particule employée au LHC ne sert pas qu'à recréer le Big Bang, elle peut aussi aider à lutter contre le cancer. Un groupe de chercheurs européens vient de le démontrer en proposant une technique pour miniaturiser les accélérateurs utilisés en électronthérapie.

Un dispositif d'étude des interactions entre laser et plasma dans le laboratoire d'Antonio Giulietti. Crédit : The Intense Laser Irradiation Laboratoryw

Voilà des dizaines d'années que des faisceaux de photons, d'électrons, de protons, de neutrons et même d'ions sont utilisés pour détruire des cellules cancéreuses. La méthode fonctionne mais conduit malheureusement à endommager des tissus sains. Il existe cependant un moyen de limiter les dommages : la radiothérapie peropératoire, ou encore IORT (intraoperatory radiotherapy). Elle consiste à opérer le patient pour retirer chirurgicalement la tumeur puis, toujours dans le bloc opératoire, à utiliser des faisceaux de particules pour détruire les restes de cellules tumorales encore présentes au niveau de la région opérée. Elles ne sont alors pas pronfondément enfouies dans les tissus et des électrons à basses énergies suffisent pour les détruire. C'est un exemple d'électronthérapie.

Reste que l'accélérateur nécessaire pour obtenir ces faisceaux, même s'il est situé en dehors du bloc opératoire, est assez encombrant. Jusqu'à présent, on utilise encore des radiofréquences, ce qui requiert une machine de plus de deux mètres de haut et d'un poids supérieur à une demi-tonne pour générer les champs électriques oscillants produisant l'accélération des électrons. De plus, elle doit être isolée par un blindage du reste de l'hôpital et sa maintenance ne peut être effectuée qu'en fermant le bloc opératoire.

Un accélérateur dans une boîte à chaussures ?

Le premier laser optique a été obtenu il y a 48 ans et depuis lors, la technologie du laser n'a cessé d'envahir notre vie, du CD aux codes à barres en passant par la chirurgie de la cornée. Antonio Giulietti, un chercheur italien de l'Université de Pise, a eu l'idée avec ses collègues allemands et français du SLIC de Saclay, en France, d'utiliser le laser pour accélérer des électrons grâce à un dispositif de faible taille. En fait, cette idée n'est pas complètement nouvelle car elle avait déjà été étudiée pour la protonthérapie.

Dans le cas présent, Giulietti et les autres chercheurs se sont servis des lasers à impulsions ultra-courtes du SLIC pour bombarder des jets de gaz qui se sont alors convertis en plasma, composé d'ions et d'électrons libres, présentant des fluctuations de densité. Il en résulte des champs électriques fluctuants qui accélèrent les électrons du plasma, que l'on fait passer à travers une plaque de tantale d'une épaisseur de 2 mm. Un rayonnement de freinage sous forme de photons gamma est alors produit par les électrons, ce qui est idéal pour faire de l'IORT.

Au final, comme les chercheurs l'expliquent dans une publication, il n'y aurait besoin dans le bloc opératoire que d'une petite boîte métallique, de 50 par 20 par 20 cm, et d'un laser installé ailleurs mais dont les faisceaux sont facilement transportables par une série de miroirs. En plus de réduire le coût du traitement, l'ensemble occuperait un volume bien moindre et serait bien plus facile à entretenir.

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