= Aperçu des nouveaux projets des les groupes participant au GDR Philippe Moretto Assemblée Générale GDR MI2B Marseille, 4 septembre 2015

Projets de l’équipe imXgam Infrastructure Construction du prototype de micro-CT spectral PIXSCAN-FLI → Post-doc: Mathieu Dupont (FLI, 2014-2016) Construction du banc mécanique rotatif tomXgam pour l’expérimentation tomographique → Installation auCERIMED fin 2015 Team imXgam 2 Groupe Evaluation AERES 13-14 janvier 2011 2

Projets de l’équipe imXgam R&D imagerie CT spectral Imagerie au K-edge du Gd et de l’Au avec la caméra ChiPSpeCT (XPAD3.2/CdTe) dans le protoytpe PIXSCAN-FLI → Thèse: Loriane Portal (CNRS/Région, 2014-2017) Reconstruction de données parcimonieuses → Thèse: Souhil Tairi (CNRS/Région, 2015- 2018) R&D instrumentation Pixels hybrides Développement d’un circuit double-seuil (2-8 keV) pour le diagnostic des vitesses toroïdales et de la température ionique dans un tokamak (PIIM, IRFM Cadarache, CPPM) → Post-doc: Amr Habib (Amidex DEmON, 2015-2017) Team imXgam 3 Groupe Evaluation AERES 13-14 janvier 2011 3

Projets de l’équipe imXgam R&D instrumentation DAQ Programmation des cartes d’acquisition µTCA AMC40 pour l’imagerie en ligne en hadronthérapie → Collaboration CLaRyS Développement d’une carte d’acquisition front-end connectée à une carte µTCA AMC40 pour la lecture d’un SiPM avec l’ASIC PetitROC → ANR ANDRA TEMPORAL (DAMAVAN Imaging, UT Troyes, Weeroc, Canberra, CPPM, 2016-2020) Développement d’un insert TEP/IRM ultra-rapide utilisant les cartes d’acquisition µTCA AMC40 → ANR PRCI SAFIR (CPPM, ETHZ: 2015 ?) Team imXgam 4 4 Groupe Evaluation AERES 13-14 janvier 2011 4

PRECy: Plateforme de Radiobiologie Expérimentale auprès de Cyrcé Projet porté par deux partenaires: l’IPHC et le CRLCC Paul Strauss Financement CNRS-Région-Eurométropole Strasbourg dans le cadre du CPER 2015-2020 Irradiation proton jusqu’à 24 MeV Objectif principal: Etudes in-vivo petit animal de tumeurs sous-cutanés interconnexion avec la production des radionucléides sur Cyrcé et la plateforme d’imagerie petit animal AMISSA

Planning prévisionnel 2015: Ligne faisceau dans casemate 2016: Système obturation casemate 2017: Ligne dans salle d’expérience 2015-2016: Réhabilitation salle d’irradiation (200 m2) 2017: Création d’un Laboratoire de biologie 2018-2019: Complément des systèmes d’irradiation (Conformation active, irradiation verticale) Premières expériences in-vitro et in-vivo fin 2017

Collaboration CLaRyS : Contrôle en Ligne de l’hAdronthérapie par RaYonnements Secondaires Objectif : développement de détecteurs pour l'imagerie de contrôle en ligne, leur applicabilité clinique et l’intégration dans le processus de QA, prise en compte des organes en mouvement par modélisation et suivi externe. Développements instrumentaux en cours TEP en ligne Gamma prompts avec TOF: caméra Compton, caméra collimatée Hodoscope faisceau pour position et timing (fibres scintillantes) Détecteurs fonctionneront avec l'acquisition µTCA du CPPM Objectif: prises de données faisceau fin 2016 au démarrage de Protobeamline financés dans leur version actuelle par Gamhadron et Envision principalement, plus GammaDosi (projet Physique Cancer) 7

Simulation et modélisation Fonctionnement des détecteurs (performances) et sur la modélisation physique des rendements de particules secondaires observables (beta+, protons, gammas) Modélisation et reconstruction en radiographie protons. (avantage d'une planification de traitement en protonthérapie faite par pCT par rapport à une imagerie classique X) Plusieurs plateformes expérimentales (synchro, cyclo…) Structure en temps et en intensité plus ou moins adaptée à chaque type d'imagerie TEP en ligne : cycle utile faible pour une acquisition des données de désexcitation bêta+ pendant les pauses faisceau Gamma prompts : mesure de temps de vol pour diminuer le bruit de fond neutron et autres. Faisceau avec un pulse très étroit (~1 ns) soit un faisceau avec une intensité suffisamment faible en valeur crête (<108 ions/s) pour que l'hodoscope puisse donner un stop à chaque ion. Détailler un peu cette diapo qui est insuffisante. 8

Nouveaux développements: - Moniteur diamant polycristallin, potentiellement plus rapides et plus résistants aux radiations que les fibres scintillantes (LPSC) - Adaptation du moniteur X (profileur) TraDeRa à la protonthérapie (LPSC) - pCT (exposé d’Ilaria) Volet translationnel (GammaDosi) Recherche pluridisciplinaire: reconstruction, organes en mouvement (LIRIS, CREATIS): Soutien par MI du CNRS Détailler un peu cette diapo qui est insuffisante. 9

Projet DIAM expérience&théorie : DIAM Dispositif d’Irradiation de nanosystèmes biomoléculaires Institut de Physique Nucléaire de Lyon Scientific collaborations : ISA Lyon – Theory/Modelling (T) ENS Lyon – Experiment (E) Liphy Grenoble - T CENBG Bordeaux - T LPT Toulouse - T Université d’Innsbruck, AU - E Faculté Ben M’sik, Maroc - E Université d’Erlangen, G - T Open University, UK - E RIKEN Tokyo, Japan - E Beams of nanodroplets of water or DNA basis&water Beams of protons in the Bragg peak velocity range Macromolecules Cold rare gas source Review of Scientific Instruments 83 (2012) 013305 Review of Scientific Instruments 85 (2014) 015118 Phys. Rev. A 89 062705 (2014) Editors' Suggestion PCCP 17 (2015) 4448 ChemPhysChem on line (2015) Project leader of ANR MIRRAMO (2007-2010) ANR COLDIRR (2010-2014) COP DIAM/ANAFIRE IN2P3 Partenariat CNRS 10

11

12

Système RoperTM iLas sur le microscope de la ligne Acronyme PRISM & PHILAS (Défi Instrumentation aux limites, Mi CNRS –Aquitaine) Titre Photobleaching en ligne sur la ligne de micro-irradiation cellulaire du CENBG Objectifs FRAP : Fluorescence Recovery After Photobleaching Manipulation de l’état de fluorescence des protéines d’intérêt avant ou après irradiation Etudes dynamiques de relocalisation de protéines aux sites endommagés Durée 12 mois Budget accordée 2014 15 k€ + 80 k€ Consortium CENBG (CNRS/IN2P3), Service Radiothérapie Oncologie & Unité VINCO/INSERM, Institut Bergonié Bordeaux Collaboration Industr. Argolight 2014 : installation d’un système de balayage laser sur le microscope de la ligne d’irradiation (Projet Philas, Région Aquitaine) Système RoperTM iLas sur le microscope de la ligne Premier test de FRAP sur cellules HTB96 U2OS NOP52-GFP (marquage nucléolaire). Gauche : Acquisition en vidéo-microscopie avec une image toutes les 400ms. La suppression de la fluorescence a lieu 60s après le début de l’acquisition. Droite : Variation de l’intensité de fluorescence dans les 3 zones d’intérêt : Cyan=contrôle; bleu : noyau complet; Rouge : nucléole photo-blanchi Projets émergents iRiBio/CENBG 13

RADIATION-INDUCED DNA Acronyme POPRA (Conseil Régional Aquitaine) Titre in vitro evaluation of emerging cancer therapy protocols. From in silico to in vitro studies Durée 36 mois Budget accordée 2014-2017 59 k€ Consortium CENBG (CNRS/IN2P3), Service Radiothérapie Oncologie et Unité VINCO/INSERM, Institut Bergonié Bordeaux + consortium aquitain « LASER TECHNOLOGY AND BIOMEDICAL APPLICATIONS » POPRA RADIATION SENSITIVITY OF DIFFERENT CELL LINES DERIVED FROM PATIENTS : SARCOMA IB115, IB106,… Specific radio-induced DNA damages according to the irradiation pattern Quantification of foci dose-time dependent Better efficiency of protons compared to electrons Cell proliferation dose-related Survival fraction more elevated for electrons compared to protons irradiated cells Difference between cell lines: to be confirmed RADIATION-INDUCED DNA DAMAGES (PROTON) CARYOTYPE – mFISH Contrôle 1Gy 2Gy Projets émergents iRiBio/CENBG 14 14

PROTON (Défi Nano, Mi CNRS) Acronyme PROTON (Défi Nano, Mi CNRS) Titre Evaluation Multi-échelle de nouvelles stratégies anti-cancéreuses associant PROTOns et Nanoparticules : de l’in silico à l’in cellulo/in vivo Durée 36 mois Budget accordée 2015 40 k€ Consortium CENBG (CNRS/IN2P3), ISMO ( Univ. Paris Sud), ICMCB (CNRS/INC), Service Radiothérapie Oncologie Institut Bergonié Bordeaux Unité VINCO/INSERM, Institut Bergonié Bordeaux PROTON Consortium, Expertise & travaux antérieurs ICMCB MH Delville Axe 1 - Synthèse hydrothermale, caractérisation Nanoparticules,... TiO2, HfO2, Gd2O3, Fe2O3, Gd2O3/Eu, ... CHIMI – INC CENBG iRiBio H. Seznec P. Barberet Axes 2-3-4-5 : Modélisation Monte Carlo (Geant4, Geant4DNA) Micro-irradiation cellulaire & Micro-analyse chimique multi- élémentaire Radiobiologie, nanotoxicologie, biologie cellulaire PHYSIQUE, CHIMIE, BIOLOGIE IN2P3, INC, INSB ISMO S. Lacombe Axes 3-4-5 : Micro-analyse chimique/Micro-imagerie Radiobiologie Proton, Hadron), Nano-Radiobiologie, biologie cellulaire Univ. Paris Sud/Orsay Service Clinique Radiothérapie Oncologie Institut Bergonié Institut Curie/Hôpital Plateformes AIFIRA Synchrotrons BIC, IBISA Collaborations avec différents Industriels : Nanobiotix NanoH, CHeMatech QuantumWise (Danemark) Projets émergents iRiBio/CENBG 15

GIP Arronax / subatech Radiobiologie: Radioélément: Labex IRON Première expérience d’irradiation de cellules (Mai 2015 – Collaboration INFN) Radioélément: Labex IRON Cu-64: Fourniture à plusieurs laboratoires français Envoi: Dijon, Clermont-Ferrand, CRCNA-Nantes Manipulation sur place: Strasbourg Cu-ATSM : Fourniture à CRCNA(Nantes) et Cyceron (Caen) At-211: Première expérience préclinique (CRCNA – Nantes) 16

GIP Arronax / subatech Radioéléments: ITN PROMED: Arronax est un des partenaires de l’ITN MEDICIS-PROMED (MEDICIS-produced radioisotope beams for medecine) – mesure de sections efficaces Réseau Marie Sklodowska-Curie Innovative Training Network (Horizon 2020) Chef de File: CERN Début: 1/04/2015 Fin: 2019 Projet ENSAR2: European Nuclear Science and Applications Research Le GIP Arronax est un des partenaires du projet – Astate-211 Projet accepté à l’été 2015 Chef de file: GANIL 17

Proton minibeam radiation therapy: a new therapeutic Approach AAP Physique-Cancer 2015 18

Site web: https://lpsc. in2p3. fr/Indico/internalPage. py