Cours de PHOTOMEDECINE

Cours de PHOTOMEDECINE

Henri-Pierre Lassalle

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Centre Alexis Vautrin

Cours Photomédecine2

A/ Introduction1/ Def2/ La lumière3/ Les sources de lumière4/ La photothérapie5/ La photochimiothérapie6/ La photochimiothérapie dynamique

B/ La Photothérapie

1/ Thérapie Photothermique2/ Production de vitamine D3/ Traitement de l’hyperbilirubinémie chez le nourrisson

C/ La Photochimiothérapie

1/ PUVA Thérapie2/ Photopherèse

D/ La Photochimiothérapie Dynamique1/ Thérapie Photodynamique2/ Le Photodiagnostique

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Introduction: Définition

On parle de photomédecine lorsque la lumière intervient dans le traitement, le diagnostique ou la prévention d’une pathologie humaine.








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Introduction: La Lumière

La lumière désigne les ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 0,38 à 0,78 microns (380 nm à 780 nm ; le symbole nm désigne le nanomètre).

380 nm 780 nm

0.01nm 1nm 100nm 1mm 1cm 1m 1km


Introduction: La Lumière

De manière générale, une onde est caractérisée par sa longueur d'onde et sa phase. La longueur d'onde correspond à la couleur de la lumière. Ainsi, une lumière constituée d'ondes de la même longueur d'onde, est dite monochromatique. Si en plus toutes les ondes ont la même phase, alors la lumière est cohérente : c'est ce qui se passe dans un laser.








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Introduction: Les sources de lumière

LightAmplification byStimulatedEmission ofRadiation

1960 – Le physicien américain Théodore Maiman obtient pour la première fois une émission laser au moyen d'un cristal de rubis



Principe de fonctionnement du laser:1) milieu excitable2) énergie de pompage3) miroir totalement réfléchissant4) miroir semi-réfléchissant5) faisceau laser

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Différents types de laser: six familles, en fonction de la nature du milieu excité

- À Solides (rubis, Nd-Yag )- À colorants (rhodamine 6G)- À gaz (CO2, He-Ne)- À semi-conducteurs - À électrons libres - Fibrés (milieu actif est une fibre optique)

Avantages : monochromatique, unidirectionnel, faisceau de lumière cohérent

Inconvénients : prix

Différentes longueurs d’ondes d’émission, puissance



Diodes électroluminescentes

Une DEL produit un rayonnement monochromatique incohérent à partir d'une transformation d'énergie.

C'est lors de la recombinaison d'un électron et d'un trou d’électron (absence d'un électron dans une bande de valence) dans un semi-conducteur qu'il y a émission d'un photon

Elle a un spectre d'émission continu.



Avantages : peu cher, puissance convenable, largeur du spectre assez fin, petite taille, Ne chauffe quasiment pas. Inconvénients : ?

Beaucoup de "couleurs" disponible



Lampe à incandescence Les lampes halogènes Lampe à vapeur de mercure

Avantages : possibilité d’adapter des filtres passe bandeInconvénients : spectre de lumière très large et faible puissance

Spectre de lumière spécifique au gaz et à la composition de l’ampoule


Comparaison Laser - Source "classique"



Laser He-Ne Soleil

Puissance de sortie P = 2mW Longueur d’onde = 632,8 nm Largeur spectrale = 2.10-12 m. Section du faisceau: r = 0,4 mm

Intensité du rayonnement, supposée uniformément répartie sur la section du faisceau : I = P/ r2 soit I = 4kW.m-2.

Intensité spectrale de rayonnement:

I()= I / = 2.1015 W.m-3.

Spectre continu donné par la théorie du corps noir. Température de surface : T = 6000 K

Intensité de rayonnement donnée par la loi de Stefan: I = s .T4 = 35.106 W.m-2

Intensité spectrale de rayonnement calculée par la formule de Planck :

I633nm = 4.1013 W.m-3.

Comparaison Laser - Source "classique"









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La lumière à un effet thérapeutique elle est directement absorbé par un ou plusieurs composés endogène au tissu irradié.

Ex : - Thérapie Photothermique - Synthèse de vitamine D- Traitement de l’hyperbilirubinémie

La photothérapie

Photo :[], [-] : lumièreThérapie :[ί] : traitement

Traitement = Lumière


La lumière à un effet thérapeutique elle est directement absorbé par un ou plusieurs composés exogène au tissu irradié.

Ex : - PUVA thérapie

- Photopherese

La photochimiothérapie

Traitement = Lumière + molécule chimique


La lumière à un effet thérapeutique elle est directement absorbé par un ou plusieurs composés exogène au tissu irradié. L’effet thérapeutique engendre par la lumière est du à une réaction avec l’oxygène présent dans les tissus

Ex : - Thérapie photodynamique (PDT)- Diagnostic photodynamique (PDD)

La photochimiothérapie dynamique

Traitement = Lumière + molécule chimique + oxygène








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Interaction Lumière-Tissus :

Photothérapie: Thérapie Photothermique

Interaction photochimique : réactions chimiques induite par la lumière

Interaction photothermique : conversion de l’energie lumineuse en chaleur

Interaction photomécanique : Échauffement rapide du tissu par des pulses d’énergie court et intense provoquant la destruction du tissu.

Photoablation : destruction de tissus

Photoacoustique : ondes de choc détruisant les calculs biliaire, rénaux.





AbsorptionFaisceau laser

Réflexion directe

Transmission

Scattering arrière

Scattering avant

Absorption de lumière par une molécule/pigment du tissu


Photothermal therapy (PTT)


Absorption Chaleur



Le laser émet une lumière dont la caractéristique particulière (longueur d’onde) est choisie en fonction de la zone que le dermatologue désire traiter. Ainsi, il existe plusieurs types de lasers en fonction du problème que l’on désire traiter.




LASIK: Laser Assisted in Situ Keratomileusis

Correction de la myopie par LASER

LASER Excimer



Traitement au laser des taches de vin,hémangiome et les marques de naissances

Taches de vin Hémangiome









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SourcesL'essentiel de la vitamine D est synthétisé par la peau sous l'effet de l'exposition au soleilLe reste de la vitamine D est apporté par l'alimentation

DéfinitionLa vitamine D ou calciférol ou vitamine antirachitique est une vitamine liposoluble c'est à dire soluble dans les graisses. Sa particularité tient du fait que sa source principale est celle réalisée par l'organisme lui-même. Il existe plusieurs variantes de la vitamine D - la vitamine D2 ou ergocalciférol qui est d'origine végétale. On la trouve dans la plupart des aliments. - la vitamine D3 ou cholécalciférol qui est synthétisée au niveau de la peau par l'action des ultraviolets sur le cholestérol. La vitamine D3 est également présente dans les aliments d'origine animale comme les huiles de poissons.

Vitamine D


Vitamine D

FonctionsLa vitamine D a un rôle primordial dans le métabolisme phosphocalcique :

- elle facilite l'absorption intestinale du calcium et du phosphore- elle aide à la fixation du calcium sur les os c'est à dire à leur croissance, à leur renouvellement mais aussi à son excrétion rénale. - elle agit comme une hormone hypercalcémiante et va entrer en rapport avec les autres hormones du métabolisme phosphocalcique.

Carence en vitamine D- Chez l'adulte: ostéomalacie (ostéopathie déminéralisante avec ostéoïdose par hypophosphocalcie)- Chez l'enfant et l'adolescent, le rachitisme (ostéochondrodystrophie liée à un défaut de minéralisation osseuse - Autres conséquences d'une carence en vitamine D : cancer, ostéoporose, augmentation des infections...


Vitamine D

Production, métabolisme et fonctions biologique de la vitamine D3

Régulation de la croissance cellulaire (donc prévention du cancer)

Immunomodulation (prévention des maladies auto-immunes)

Homéostasie du calcium,

Muscle, Os


Vitamine D


- Hyperbilirubinémie = L'ictère physiologique du nouveau-né =Jaunisse- 50% des nouveau-nés

Hème de l’hémoglobine

Biliverdine

Bilirubine

Traitement de l’hyperbilirubinémie chez le nourrisson

Origine: Immaturité du foie à la naissance: le nouveau-né possède un très grand nombre de globules rouges contenant de l'hémoglobine F (fœtale), globules qui doivent être remplacés par des globules chargés d'hémoglobine A (adulte). Cela provoque une hémolyse (destruction de globules rouges) importante en très peu de temps! Le foie n'a parfois pas encore bien développé son équipement enzymatique pour transformer toute la bilirubine libre, qui va alors s'accumuler et provoquer un ictère.


Hydrophobicité = excrétion biliaire possible

Traitement de l’hyperbilirubinémie chez le nourrisson

Photoisomérisation de la bilirubine

Lumière bleue


Couveuse de photothérapie








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PUVA Thérapie

PUVA : Psoralène + UVA

Traitement par PUVA thérapie du psoriasis, du vitiligo

Psoriasis Vitiligo

Maladie de la peau d'origine mal connue, en partie génétiqueL'épiderme se renouvelle trop rapidement, en seulement quatre à six jours, au lieu des trois semaines habituelles ce qui génère des inflammations localisées

Destruction des mélanocytes provoque la dépigmentation de la peau


8-MOP et bases pyrimidiques sans UVA

8-MOP et bases pyrimidiques avec 1 photon d’UVA: production d’une 1ere liaison.

8-MOP et bases pyrimidiques avec un 2ème photon d’UVA :liaison de 2 Thymines par le psoralène.

PUVA Thérapie








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Photopherèse PUVA thérapie extra-corporelle

Traitement de lymphome cutané et de certaines maladies auto-immunes








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Photosensibilisant

Lumière

Oxygène est basée sur 3 éléments clés

La Thérapie Photodynamique

Thérapie Photodynamique (PDT)


ADMINISTRATION DU PHOTOSENSIBILISANT

sain

tumeur

IRRADIATION

ERADICATION DE LA TUMEUR

inactivation des cellules tumorales

destruction des vaisseaux de la tumeur

activation des effecteurs immunologiques

ACTIONPHOTODYNAMIQUE

indirecte

directe


Photosensibilisant



AbsorptionFluor-escence

Phosphor-escence 1270 nm

0.98 eV

Energytransfer

Photodynamic therapy (PDT)


S

P*1O2 O2 R S.+ + P

.- / S.- + P

.+

h

Substrat oxydé

S O2

Mécanismes des réaction photodynamiques

Type IType II


S : Substrat cellulaire

P : Photosensibilisant

1O2 : Oxygène singulet

Mort de la cellule

cancereuse

P



Thérapie très sélective car:

- sélectivité du photosensibilisant pour les cellules cancéreuses

- sélectivité de la lumière (irradiation de la zone tumorale)








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Le Photodiagnostique

Ex :

Photodiagnostique de cancer de vessie

Administration de Hexvix

Accumulation sélective du photosensibilisant


Sensibilité 95%Spécificité 94%

Le Photodiagnostique

On peut définir :Sensibilité, probabilité d’avoir un test positif quand on est malade Spécificité, probabilité d’avoir un test négatif quand on n’est pas malade

Bon moyen de diagnostique

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