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PENNINCKX Sebastien
Unités
Laboratoire de radio-physique et de physique de l'IRM
Les activités de recherche de notre laboratoire, associant recherche clinique et fondamentale, sont développées dans le cadre d'approches pluridisciplinaires et en étroite collaboration avec les services de Médecine Nucléaire, de Radiologie et de Radiothérapie. Grâce aux différentes expertises de nos chercheurs et à nos collaborations intrinsèques, nos thèmes de recherche sont très diversifiés. L'un de nos principaux domaines de recherche concerne le développement des sciences des données, y compris les techniques d'intelligence artificielle. Notre objectif est de développer des modèles prédictifs et pronostiques pour les traitements de radiothérapie interne et externe, et à un niveau plus large des traitements en oncologie. Les biomarqueurs sont extraits d'images de CT de perfusion, d’IRM fonctionnelles et métaboliques/moléculaires SPECT et PET par analyse Radiomique, éventuellement combinés à des biomarqueurs issus de la Génomique, Protéomique, etc. Ce sujet de recherche est particulièrement intéressant pour le développement concomitant de l'IRM-Linac et des agents théragnostiques (par exemple le 68-Gallium/177-Lutetium PRRT et PSMA, etc.). Une prise en charge optimale du cancer nécessite une vision holistique du patient et de la maladie et le développement de tels modèles prédictifs et pronostiques est jugé essentiel pour améliorer la sélection des patients et l'orientation de leur plan de traitement. Un autre aspect important de nos recherches concerne l'optimisation des techniques de radiothérapie, utilisant notamment l'intelligence artificielle pour la délimitation automatique d'images (CT, IRM et PET), la prédiction de la dose absorbée, la génération de pseudo-CT à partir d’images IRM et modélisation TCP/NTCP. Ce pilier de recherche porte également sur l'intégration de l'imagerie multimodale dans le cadre des approches de radiothérapie de précision (curiethérapie robotique guidée par IRM, Gammaknife guidé par IRM, dosimétrie Theragnostics,.., etc). Par ailleurs, le laboratoire a des projets de recherche en impression 3D, en radiobiologie (collaborations avec la BRTP : Brussels RadioTheragnostic Platform et la platforme PIRaTH : Preclinic imaging and radiotherapy) et sur l'association des techniques de radiothérapie avec l'immunothérapie. Enfin, nous participons aux activités de recherche des futures installations de protonthérapie à Charleroi.
Projets
La radiothérapie n'a cessé d'évoluer depuis le siècle dernier. De l'augmentation de l'énergie des photons à l'émergence des particules lourdes, les traitements sont devenus de plus en plus conformes. Ces améliorations ont permis d'obtenir de meilleurs résultats et de réduire la toxicité (1). Récemment, à la suite d'essais précliniques (2) (3) (4) et du traitement du premier patient humain (5), la radiothérapie Flash (radiothérapie pulsée à haut débit de dose ultracourte) a créé un effet d'entraînement dans la communauté de la radiothérapie (6). De manière frappante, ces études ont rapporté une diminution significative de la toxicité, dont le mécanisme n'est pas encore totalement compris, tout en maintenant une activité anti-tumorale efficace. Si ces résultats pouvaient être confirmés par d'autres études sur l'homme, cela provoquerait une véritable révolution dans le domaine. Dans cette étude d'escalade de dose, nous prévoyons d'irradier des lésions symptomatiques superficielles ou cutanées. Dans la partie préclinique de ce projet, nous cherchons à élucider les mécanismes exacts qui sous-tendent l'effet de FLASH-RT.
Dosimétrie pour les thérapies Carbone, ARC et FLASH : D-CAF : MecaTech
La thérapie Proton ARC nécessitera des détecteurs qui doivent suivre en temps réel le mouvement du portique, ce qui n'est pas une caractéristique des équipements actuels de dosimétrie IBA. - La thérapie par ions carbone nécessitera des investigations spécifiques pour comprendre l'effet perturbateur des interactions nucléaires afin de développer un équipement de dosimétrie compatible qui ne sera pas affecté par celles-ci
La thérapie par capture de neutrons par le bore (BNCT) est une radiothérapie émergente basée sur l'interaction entre un composé non-radioactif marqué au bore 10 et des neutrons de faibles énergies. Cette interaction conduit à la production de particules α, plus efficaces pour induire la mort cellulaire que les rayons X conventionnels. En raison de leur courte portée dans les tissus, les dommages cellulaires induits restent confinés aux cellules contenant des atomes de bore. Ainsi, la BNCT a le potentiel de révolutionner la radiooncologie en se positionnant comme une radiothérapie sélective et ciblée. Cependant, la concentration de bore dans les tissus ne peut être déterminée au moment de l'irradiation, limitant l'utilisation optimale de cette technologie en clinique. Dans ce projet, nous proposons de modifier le BPA, un composé approuvé en clinique en y greffant des agents de contraste IRM (157Gd and 19F), créant ainsi un vecteur théranostique qui ouvre la porte à une BNCT personnalisée pour chaque patient. Nous étudierons la toxicité et l'internalisation de nos composés dans des systèmes in vitro en caractérisant notamment leur microdistribution intracellulaire. Des simulations Monte-carlo permettront de prédire l'influence de ceux-ci sur la dose reçue. La cinétique de biodistribution des composés et leur accumulation dans les tissus cibles seront étudiés dans des systèmes murins déjà disponibles au laboratoire. Les images IRM ainsi obtenus seront utilisées pour l'implémentation d'un plan de traitement personnalisé. Ces systèmes biologiques seront étudiés sous irradiation, évaluant le controle tumoral, l'effet additif ou synergique de la présence de Gd ou F et les réponses radiobiologiques induites par des analyses de biologie cellulaire et moléculaire. Enfin, les dommages aux tissus sains seront étudiés par des analyses histologiques ex-vivo. L'ensemble des informations récoltées posera les bases des essais cliniques qui commenceront à la fin du projet.
La thérapie par capture de neutrons par le bore (BNCT) est une radiothérapie émergente basée sur l'interaction entre un composé non-radioactif marqué au bore 10 et des neutrons de faibles énergies. Cette interaction conduit à la production de particules α, plus efficaces pour induire la mort cellulaire que les rayons X conventionnels. En raison de leur courte portée dans les tissus, les dommages cellulaires induits restent confinés aux cellules contenant des atomes de bore. Ainsi, la BNCT a le potentiel de révolutionner la radiooncologie en se positionnant comme une radiothérapie sélective et ciblée. Cependant, la concentration de bore dans les tissus ne peut être déterminée au moment de l'irradiation, limitant l'utilisation optimale de cette technologie en clinique. Dans ce projet, nous proposons de modifier le BPA, un composé approuvé en clinique en y greffant des agents de contraste IRM (157Gd and 19F), créant ainsi un vecteur théranostique qui ouvre la porte à une BNCT personnalisée pour chaque patient. Nous étudierons la toxicité et l'internalisation de nos composés dans des systèmes in vitro en caractérisant notamment leur microdistribution intracellulaire. Des simulations Monte-carlo permettront de prédire l'influence de ceux-ci sur la dose reçue. La cinétique de biodistribution des composés et leur accumulation dans les tissus cibles seront étudiés dans des systèmes murins déjà disponibles au laboratoire. Les images IRM ainsi obtenus seront utilisées pour l'implémentation d'un plan de traitement personnalisé. Ces systèmes biologiques seront étudiés sous irradiation, évaluant le controle tumoral, l'effet additif ou synergique de la présence de Gd ou F et les réponses radiobiologiques induites par des analyses de biologie cellulaire et moléculaire. Enfin, les dommages aux tissus sains seront étudiés par des analyses histologiques ex-vivo. L'ensemble des informations récoltées posera les bases des essais cliniques qui commenceront à la fin du projet.
