Mise au point
Dose de tolérance à l’irradiation des tissus sains : la moelle osseuseNormal tissue tolerance to external beam radiation therapy: Bone marrow

https://doi.org/10.1016/j.canrad.2010.04.006Get rights and content

Résumé

La moelle osseuse est un organe complexe et dispersé sur le plan anatomique, néanmoins du fait d’interactions médiées par des cytokines (et/ou facteurs de croissances), l’ensemble des sous-unités fonctionnelles qui la composent répondent globalement aux radiations ionisantes, faisant de la moelle osseuse un organe à risque à part entière. La compréhension de la physiologie de la moelle hématopoïétique ainsi que la connaissance de sa répartition au niveau osseux sont fondamentales pour comprendre et prévoir les effets d’une irradiation tant au niveau de la moelle elle-même que leur retentissement sur la formule sanguine. Selon les maladies, les volumes de moelle hématopoïétique irradiés et donc la tolérance hématologique sont très variables. Par ailleurs, il est important de prendre en compte les chimiothérapies délivrées avant ou pendant l’irradiation pour prédire la tolérance hématologique globale. Réciproquement, lorsqu’une chimiothérapie est envisagée, il est nécessaire de prendre en compte d’éventuels antécédents d’irradiation qui peuvent interférer avec sa tolérance hématologique. À ce jour, il n’existe aucune recommandation qui permette de définir une relation entre le volume de moelle osseuse irradiée et le niveau de toxicité hématologique radio-induite. Néanmoins, l’analyse des données provenant d’essais étudiant l’intérêt de la RCMI pour l’irradiation de cancers pelviens confirme qu’une réduction du volume de moelle osseuse irradiée améliore la tolérance hématologique des traitements. Toutefois, la question de savoir comment définir précisément ce volume est encore en cours de discussion.

Abstract

Bone marrow is one of the major dose-limiting tissue for radiotherapy. It is composed of many sub-units with complex regulatory mechanisms implying cytokines and growth factors, dispersed throughout the skeleton, each acting with a semi-autonomy but are unified into an integrated system that responds to ionizing radiations as one critical organ. A better knowledge of the complexity of this tissue's distribution and physiology is fundamental to understanding and forecasting the consequences of radiation-induced bone marrow injury. According to cancer characteristics, the volume of hematopoietic bone marrow included within radiation fields and the dose it receives vary in a very significant way, and finally the impact on blood cell count varies in widely different ranges. Furthermore, to predict the overall risk of therapy-induced hematological toxicities, it is necessary to take into account the possible contemporary administration of other cytotoxic drugs (before and/or during radiation therapy). Conversely, the hematological toxicity of usually well-tolerated chemotherapies can be increased, if the patient has a history of radiotherapy. Although the importance of minimizing the volume of active bone marrow exposed to ionizing radiations is well established, so far, no consensual recommendation exists about the dose–volume relationship between bone marrow irradiation and hematological tolerance. Data have recently emerged from trials studying the interest of IMRT for treatment of pelvic malignancies which confirm that reducing bone marrow exposure to irradiation prevents the rise of hematological toxicities during and after radiation therapy, even if some questions remain unanswered on how to define the contours of bone marrow volume.

Section snippets

Anatomie, structure et organisation fonctionnelle de la moelle osseuse

La moelle osseuse est un organe dispersé sur le plan anatomique, étant constitué de multiples sous-unités fonctionnelles réparties dans l’ensemble des 206 pièces osseuses du squelette. Néanmoins, en dépit de sa dispersion anatomique, elle présente une unité structurale et fonctionnelle justifiant la réunion des différents territoires intra-osseux qui la composent (et qui ne sont pas nécessairement contigus) en un seul et même organe hématopoïétique [8], [11], [21], [38].

Sur le plan

Exploration de la moelle osseuse

Les explorations de la moelle osseuse repose sur plusieurs méthodes, des plus simples au plus complexes. Elles ne seront que citées dans ce document :

  • la numération–formule sanguine (NFS) [8], [11] ;

  • le myélogramme [8], [11] ;

  • la biopsie ostéomédullaire [8], [11] ;

  • la scintigraphie médullaire à l’indium-111 et au technétium-99 [8], [11] ;

  • l’imagerie par résonance magnétique (IRM) [8], [28], [29], [44], [65], [66], [67], [68], [69], [70], [71], [72] (Tableau 3, Tableau 4).

Effet de l’irradiation sur de la moelle osseuse

Dans le cadre des règles de radioprotection pour le patient, le risque de lésions de la moelle osseuse, lorsqu’il est présent, doit être soumis au principe de justification et d’optimisation [57].

La moelle osseuse, en tant qu’organe hématopoïétique, représente un tissu extrêmement sensible aux radiations ionisantes, mais en réalité la moelle est, comme nous l’avons dit plus haut, un tissu complexe et hétérogène qui est constitué de multiples types cellulaires de radiosensibilité très

Impact de l’association de chimiothérapie(s) sur la tolérance hématologique d’une irradiation localisée

Actuellement, le traitement de nombreux cancers fait appel à une prise en charge multimodale associant de manière variable selon les situations oncologiques : chirurgie, radiothérapie, chimiothérapies et/ou thérapies ciblées. Par ailleurs, les associations de radiothérapie et de chimiothérapie(s) constituent le gold standard dans la prise en charge de la plupart des tumeurs solides localement évoluées et/ou non résécables [11], [30], [38], [46], [52].

Les bases biologiques sur lesquelles repose

Impact de la délinéation d’un volume « moelle osseuse » en tant qu’organe à risque à part entière dans le cadre de la préparation du traitement de cancers par radiothérapie avec modulation d’intensité et détermination de critères dosimétriques prédictifs pour la toxicité hématologique

Partant du constat que l’irradiation pelvienne dans le cadre de la prise en charge multimodale des tumeurs du col de l’utérus, même si elle était efficace sur le plan oncologique, était source de toxicité radio-induite non négligeable (sur le plan digestif, urinaire et hématologique), l’équipe de l’université Chicago à étudier de l’intérêt de la radiothérapie conformationnelle avec modulation d’intensité (RCMI) pour réduire la morbidité de ces traitements [42], [48]. Outre, la diminution de la

Conclusion et recommandations

Recommandations de contourage

Il n’y a pas de recommandation précise et opposable. Toutefois, il est possible de recommander :

  • en l’absence de risque hématologique, de contourner la corticale des os contenant la moelle hématopoïétique active, dans la région anatomique concernée par l’irradiation ;

  • en situation où le risque hématologique est important, en particulier lors de chimioradiothérapie ou lors de l’irradiation de volume important incluant des zones de moelle active, il est recommandé

Conflit d’intérêt

Aucun.

Références (78)

  • J.H. Kaanders et al.

    Early reactions as dose-limiting factors in radiotherapy

    Semin Radiat Oncol

    (1994)
  • W.H. Knospe et al.

    Regeneration of locally irradiated bone marrow. I. Dose dependent, long-term changes in the rat, with particular emphasis upon vascular and stromal reaction

    Blood

    (1966)
  • W.H. Knospe et al.

    Regeneration of locally irradiated bone marrow. II. Induction of regeneration in permanently aplastic medullary cavities

    Blood

    (1968)
  • T.S. Lawrence et al.

    The mechanism of action of radiosensitization of conventional chemotherapeutic agents

    Semin Radiat Oncol

    (2003)
  • I.J. Lee et al.

    Early clinical experience and outcome of helical tomotherapy for multiple metastatic lesions

    Int J Radiat Oncol Biol Phys

    (2009)
  • A.E. Lujan et al.

    Intensity-modulated radiotherapy as a means of reducing dose to bone marrow in gynecologic patients receiving whole pelvic radiotherapy

    Int J Radiat Oncol Biol Phys

    (2003)
  • V. Manceron et al.

    Le phénomène de reconversion médullaire et son aspect en imagerie par résonance magnétique : à propos d’un cas

    Rev Med Interne

    (2003)
  • P. Mauch et al.

    Hematopoietic stem cell compartment: acute and late effects of radiation therapy and chemotherapy

    Int J Radiat Oncol Biol Phys

    (1995)
  • L.K. Mell et al.

    Dosimetric predictors of acute hematologic toxicity in cervical cancer patients treated with concurrent cisplatin and intensity-modulated pelvic radiotherapy

    Int J Radiat Oncol Biol Phys

    (2006)
  • L.K. Mell et al.

    Association between bone marrow dosimetric parameters and acute hematologic toxicity in anal cancer patients treated with concurrent chemotherapy and intensity-modulated radiotherapy

    Int J Radiat Oncol Biol Phys

    (2008)
  • L.K. Mell et al.

    Dosimetric comparison of bone marrow-sparing intensity-modulated radiotherapy versus conventional techniques for treatment of cervical cancer

    Int J Radiat Oncol Biol Phys

    (2008)
  • A.J. Mundt et al.

    Intensity-modulated whole pelvic radiotherapy in women with gynecologic malignancies

    Int J Radiat Oncol Biol Phys

    (2002)
  • S. Mutyala et al.

    Dose constraint recommendations and a predictive nomogram of incidence of hematological toxicity for cervix cancer patients treated with concurrent cisplatin and Intensity Modulated Radiation Therapy (IMRT)

    Int J Radiat Oncol Biol Phys

    (2008)
  • P.N. Plowman

    The effects of conventionally fractionated, extended portal radiotherapy on the human peripheral blood count

    Int J Radiat Oncol Biol Phys

    (1983)
  • J.C. Roeske et al.

    Intensity-modulated whole pelvic radiation therapy in patients with gynecologic malignancies

    Int J Radiat Oncol Biol Phys

    (2000)
  • J.C. Roeske et al.

    Incorporation of SPECT bone marrow imaging into intensity modulated whole-pelvic radiation therapy treatment planning for gynecologic malignancies

    Radiother Oncol

    (2005)
  • P. Rubin et al.

    The bone marrow organ: the critical structure in radiation-drug interaction – Sir Stanford Cade Memorial lecture

    Int J Radiat Oncol Biol Phys

    (1978)
  • P. Rubin

    The Franz Buschke lecture: late effects of chemotherapy and radiation therapy – a new hypothesis

    Int J Radiat Oncol Biol Phys

    (1984)
  • C.W. Scarantino et al.

    The paradoxes in patterns and mechanism of bone marrow regeneration after irradiation 1. Different volumes and doses

    Radiother Oncol

    (1984)
  • H. Von der Maase

    Complications of combined radiotherapy and chemotherapy

    Semin Radiat Oncol

    (1994)
  • G.D. Wilson et al.

    Biologic basis for combining drugs with radiation

    Semin Radiat Oncol

    (2006)
  • F.E. Yang et al.

    Analysis of weekly complete blood counts in patients receiving standard fractionated partial body radiation therapy

    Int J Radiat Oncol Biol Phys

    (1995)
  • B. Zachariah et al.

    Effect of fractionated regional external beam radiotherapy on peripheral blood cell count

    Int J Radiat Oncol Biol Phys

    (2001)
  • S.M. Bentzen et al.

    Exploitable mechanisms for combining drugs with radiation: concepts, achievements and future directions

    Nat Clin Pract Oncol

    (2007)
  • V. Blomlie et al.

    Female pelvic bone marrow: serial MR imaging before, during, and after radiation therapy

    Radiology

    (1995)
  • J. Bourhis

    Effets des rayonnements ionisants sur les tissus sains

  • Bryon P. Anatomie et histologie de la moelle osseuse. Encycl Méd Chir Hématologie (Elsevier, Paris)...
  • G.W. Casarett

    Hematopoietic organs and blood

  • J.M. Cosset et al.

    Radiopathologie et traitement des irradiés

  • Cited by (0)

    Les données présentées dans cet article doivent être interprétées avec nuances et adaptées à chaque patient en fonction de son état spécifique.

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