RADIO-AIDE : une modélisation spatio-temporelle des effets secondaires cognitifs observés dans les suites de la radiothérapie cérébrale

Introduction et but de l’étude La radiothérapie est un traitement majeur des tumeurs du système nerveux central. L’altération des fonctions cognitives, fréquemment observée dans les suites d’une radiothérapie cérébrale, peut être en rapport avec la leucoencéphalopathie radio-induite. Le projet RADIation-induced neurOtoxicity assessed by spatio-temporal modeling and Artificial Intelligence after brain raDiothErapy (RADIO-AIDE), financé par l'Agence Nationale de la Recherche, vise à déterminer, au moyen de modèles probabilistes spatio-temporels, d’outils d’intelligence artificielle et de radiomique, des biomarqueurs des effets secondaires cognitifs présentés par des patients traités pour un glioblastome. Matériel et méthodes Ce projet s’appuie sur les données de la cohorte prospective bicentrique EPIBRAINRAD (NCT02544178) menée sur des patients traités par radiothérapie et chimiothérapie concomitante puis séquentielle à base de témozolomide pour un glioblastome. Les doses prescrites en regard du volume cible prévisionnel sont de 60 Gy en 30 fractions de 2 Gy ou de 40,05 Gy en 15 fractions de 2,67 Gy (patients âgés de plus de 70 ans et/ou présentant un indice de Karnofsky inférieur à 70) selon une technique conformationnelle par modulation d’intensité. L’objectif est d’inclure 150 patients en trois ans. Des régions cérébrales impliquées dans diverses fonctions cognitives (hippocampes, corps calleux, lobes frontaux, lobes temporaux…) seront définies sur la tomodensitométrie et l’imagerie par résonance magnétique (IRM) dosimétriques. L’évaluation des fonctions cognitives sera réalisée par des psychologues spécialisés en Neuropsychologie en ligne de base puis 12, 24 et 36 mois après la fin de la radiochimiothérapie concomitante. Les examens d’IRM cérébrale sont réalisés avant la radiochimiothérapie puis tous les deux mois dans les suites de ce traitement. Une segmentation centralisée de la leucoencéphalopathie et des tissus cérébraux sains par des neuro-radiologues experts sera tout d’abord réalisée. Ce travail permettra de développer des algorithmes de segmentation automatique basés sur des approches de type Deep Learning ainsi qu’un logiciel prototype dont la fonction sera de caractériser les modifications tissulaires cérébrales post-radiques à partir des examens d'IRM. Après une phase d’évaluation du logiciel, un objectif majeur sera, grâce à des approches de radiomique, de caractériser spécifiquement la texture et l’évolution de la leucoencéphalopathie radio-induite au cours du suivi oncologique. Les données dosimétriques et des examens neuropsychologiques seront ensuite intégrées afin d’identifier des biomarqueurs prédictifs des effets secondaires cognitifs à long terme. Résultats et analyse statistique La méthodologie présentée cherchera notamment à vérifier les premiers résultats observés sur une cohorte de 40 patients. Des associations statistiquement significatives avaient été mises en évidence entre doses délivrées aux tissus cérébraux sains et altération des fonctions cognitives à 12 mois de la fin de la radiochimiothérapie. Conclusion Le projet RADIO-AIDE a pour objectif de participer à l’optimisation des techniques de radiothérapie par une meilleure connaissance de la radiosensibilité des tissus cérébraux sains et la proposition de contraintes de dose utilisables pour les patients traités par radiothérapie conformationnelle par modulation d’intensité à l’étage encéphalique.