Modèle d’irradiation mandibulaire chez le lapin et évaluation d’un traitement par ultrasons pulsés de faible intensité sur la régénération osseuse

Model of mandibular irradiation in rabbits and evaluation of low-intensity pulsed ultrasound treatment on bone regeneration

• Auteur / Autrice : Aline Desoutter
• Direction : Jean-Christophe Béra, Anne-Gaëlle Chaux-Bodard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Acoustique
• Date : Soutenance le 05/12/2022
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Mécanique, Energétique, Génie Civil, Acoustique (Villeurbanne ; 2011-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Fédératif de Recherche LYON-EST
• Jury : Président / Présidente : Béatrice Thivichon-Prince
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Christophe Béra, Anne-Gaëlle Chaux-Bodard, Laurent Devoize, Loredana Radoï Pervilhac, Sarah Cousty
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Laurent Devoize, Loredana Radoï Pervilhac

Mots clés

Mots clés contrôlés

Fractures

Cicatrisation

Dents -- Extraction

Ostéoradionécrose

Cancer -- Radiothérapie

Mots clés libres

Cancer des voies aérodigestives supérieures

Radiothérapie

Ostéoradionécrose

Avulsion dentaire

Ultrasons pulsés de faible intensité

Head and neck cancer

Radiotherapy

Osteoradionecrosis

Tooth Avulsion

Low-Intensity Pulsed Ultrasound

Résumé

La radiothérapie externe est très largement utilisée dans le traitement des cancers des voies aérodigestives supérieures. Le principal effet secondaire est l’ostéoradionécrose, pouvant conduire à une altération majeure de la qualité de vie. Les ultrasons pulsés de faible intensité (LIPUS : Low-Intensity Pulsed Ultrasound) ont été décrits dans la stimulation de la cicatrisation osseuse en traumatologie et en orthopédie. Ils auraient un effet sur la phase précoce vasculaire de la consolidation osseuse. Nous avons donc souhaité étudier, au travers d’une étude animale, leur impact sur la cicatrisation des os maxillaires irradiés.Pour cela, nous avons mis au point un modèle de radiothérapie chez le lapin, afin d’étudier la cicatrisation après création d’un défaut osseux sur une mandibule irradiée. L’irradiation était réalisée selon le protocole suivant : 8.5Gy/semaine, à raison d’une séance hebdomadaire, pendant 5 semaines, pour une dose totale de 42.5Gy. La chirurgie mandibulaire consistait en la réalisation d’un défaut osseux standardisé, immédiatement après l’irradiation. Un groupe contrôle bénéficiait de la même chirurgie, sans irradiation au préalable. Ce modèle a permis d’obtenir une altération de la cicatrisation osseuse, confirmée à l’histologie et au microscanner. Une fois mises en évidence les altérations osseuses radio-induites, nous avons pu renouveler le protocole en ajoutant une étape supplémentaire d’application de LIPUS sur les sites opératoires. Le protocole consistait en l’application postopératoire de LIPUS, pendant 10 séances, d’une durée de 20 minutes, avec les paramètres suivants : 30mW/cm², pulsation 1:4, 20 min, 1MHz. L’application de LIPUS sur le modèle de lapins irradiés n’a pas paru avoir un effet bénéfique sur la cicatrisation osseuse : en histologie, la cicatrisation n’a pas semblé améliorée après application des LIPUS ; au microscanner, certains paramètres semblaient même être impactés de manière négative par les LIPUS. On peut toutefois supposer un effet intéressant sur l’état de santé général des animaux, avec notamment une augmentation de leur poids et de leur consommation d’eau.Nos résultats sont à interpréter avec une grande prudence. En effet, l’échantillon étudié est très faible, et il existe une très grande hétérogénéité entre les différents sujets. Par ailleurs, plusieurs limites pouvant remettre en question la validité de cette étude sont également à prendre en considération. Au final, même si la technologie des LIPUS ne semble pas bénéfique sur la cicatrisation osseuse en terrain irradié au regard des résultats que nous avons obtenus, ce travail a permis de valider un modèle de radiothérapie animal. Ce modèle pourrait être utilisé pour tester d’autres thérapeutiques éventuelles dans le futur.

External radiotherapy is widely used in the treatment of cancers of head and neck cancers. The main side effect is osteoradionecrosis, which can lead to a major deterioration in the quality of life. Low-intensity pulsed ultrasound (LIPUS) has been described in the stimulation of bone healing in traumatology and orthopaedics. They would have an effect on the early vascular phase of bone consolidation. We therefore wanted to study, through an animal study, their impact on the healing of irradiated maxillary bones. For this, we have developed a model of radiotherapy in rabbits, in order to study the healing after creation of a bone defect on an irradiated mandible. Irradiation was performed according to the following protocol : 8.5Gy/week, with one session per week, for 5 weeks, for a total dose of 42.5Gy. Mandibular surgery consisted of performing a standardized bone defect immediately after irradiation. A control group benefited from the same surgery, without prior irradiation. With this model we obtained an alteration in bone healing, confirmed by histology and microscanner. Once the radio-induced bone alterations were highlighted, we were able to renew the protocol by adding an additional step of applying LIPUS to the surgical sites. The protocol consisted of the postoperative application of LIPUS, for 10 sessions, during 20 minutes, with the following parameters : 30mW/cm², pulse 1:4, 20 min, 1MHz. Application of LIPUS on the irradiated rabbit model did not appear to have a beneficial effect on bone healing : in histology, healing did not appear to be improved after application of LIPUS ; on the microscan, some parameters even seemed to be negatively impacted by LIPUS. We can however assume an interesting effect on the general state of health of the animals, with in particular an increase in their weight and their water consumption. Our results should be interpreted with great caution. Indeed, the sample studied is very small, and there is a lot of heterogeneity between the different subjects. In addition, several limitations that could question the validity of this study should also be taken into consideration. In the end, even if the LIPUS technology does not seem beneficial on bone healing in irradiated terrain with regard to the results that we obtained, this work validates an animal radiotherapy model. This model could be used to test other possible therapies in the future.