Prévision du risque de fractures dans les os métastatiques
Les métastases osseuses sont associées à des complications multiples et graves, notamment des fractures. Les nouvelles thérapies ciblées anticancéreuses et l’immunothérapie ont considérablement augmenté l’espérance de vie, même pour les patients dont le cancer s’est propagé à des parties éloignées du corps; cependant, les métastases osseuses perturbent le remodelage osseux, ce qui augmente le risque de fracture. Pour estimer le risque de fracture chez les patients, on utilise des scores de fragilité qui reposent sur une évaluation qualitative à partir des scanners de tomodensitométrie quantitative. Cependant, cette approche manque de sensibilité et de spécificité. Le développement de modèles par éléments finis spécifiques au patient constitue une approche alternative pour mesurer la résistance des os métastatiques. Ces modèles sont fondés sur des images cliniques et sont utilisés pour fournir une distribution détaillée des contraintes et des déformations dans l’os métastatique. Là encore, la connaissance limitée des propriétés mécaniques des os métastatiques limite leur mise en œuvre à grande échelle.
Prévision du risque de fracture
Réalisé avec le soutien du programme Actions Marie Skłodowska-Curie (MSCA), le projet METABONE a élaboré une nouvelle méthodologie pour mieux prédire le risque de fracture des fémurs métastatiques. L’hypothèse de travail était que la résistance de l’os métastatique dépend des caractéristiques de l’os et de la lésion cancéreuse, ainsi que des forces appliquées. De plus, les fractures des os métastatiques se produisent généralement de manière spontanée au cours des activités de la vie quotidienne, ce qui indique clairement que la simulation doit également prendre en compte différentes conditions de charge. «Nous avons développé un protocole expérimental dédié qui permet de caractériser les propriétés mécaniques du tissu osseux métastatique chez les patients humains», explique Aurélie Levillain, chargée de recherche dans le cadre des MSCA. METABONE a suivi le paradigme de l’ostéoporose dans la prédiction des fractures en utilisant la simulation numérique et l’analyse par éléments finis. Un élément fini spécifique au sujet étudié du fémur métastatique a été développé pour prédire sa charge de rupture. En outre, une étude de sensibilité a été menée pour évaluer l’influence des propriétés mécaniques de la tumeur sur la charge de rupture prévue, en fonction de la taille et de la localisation de la métastase.
Caractérisation des propriétés mécaniques des tumeurs
La méthodologie METABONE peut également être utilisée pour donner un aperçu des caractéristiques biophysiques des tumeurs primaires ainsi que du tissu osseux normal. En utilisant cette stratégie, les chercheurs ont observé que les propriétés mécaniques des tumeurs dépendaient de l’organe/du tissu d’origine. «Nous avons découvert que les changements de composition entre les zones normales et les zones métastatiques osseuses dépendent du type de lésion et de l’origine du cancer primaire», souligne Aurélie Levillain.
Un nouvel outil d’oncologie clinique?
L’approche de METABONE vise à fournir aux cliniciens un outil de décision personnalisé pour prédire le risque de fracture, en tenant compte de la géométrie et de la résistance du fémur. Elle offre la possibilité de modifier des paramètres tels que les propriétés mécaniques et la taille des métastases pour le suivi des patients. Cela permettra aux cliniciens de prédire l’évolution du risque de fracture à mesure que la maladie progresse. L’approche peut également servir à évaluer l’efficacité du traitement sur la taille des métastases et le risque de fracture. L’équipe METABONE valide actuellement le modèle sur des fémurs ex vivo. La prochaine étape consistera à mettre l’outil à la disposition de la clinique pour prévoir le risque de fracture des patients atteints de métastases osseuses et améliorer leur qualité de vie.
Mots‑clés
METABONE, risque de fracture, fémur, métastases osseuses, modèles d’éléments finis, prévision des fractures