Therapeutic Ultrasound: Physical basis and medical potential

L'utilisation des ultrasons est aujourd’hui largement répandue en médecine que ce soit en diagnostic (échographie) ou en thérapie pour laquelle de nouvelles applications apparaissent régulièrement. La propagation des ultrasons dans les tissus biologiques donne lieu à des perturbations locales (déplacement de cellules, génération de microflux extracellulaire, variation de pression) produisant des effets thermiques et non thermiques. Aux faibles intensités, les mécanismes non thermiques tels ceux engendrés par la force de radiation, sont susceptibles d'expliquer certains des effets biologiques observés, mais à des niveaux supérieurs, la cavitation et les effets thermiques vont prédominer. Les effets biologiques qui en résultent sur les cellules sont fonction des niveaux d'exposition utilisés (doses). A de faibles doses, des effets cellulaires réversibles peuvent être ainsi produits, alors qu’à des intensités élevées une mort cellulaire immédiate est recherchée (nécrose ou lyse cellulaire). A part la lithotripsie, l’utilisation la plus courante des ultrasons de « forte puissance » en médecine est probablement celle des « ultrasons focalisés de haute intensité » (HIFU) dont les applications au traitement du cancer de la prostate et du fibrome utérin ont été approuvées dans plusieurs pays. Parallèlement aux HIFU, des progrès significatifs ont été réalisés dans le développement de systèmes d'administration de médicaments qui combinent ultrasons et micro-bulles, pour des applications telles que la thrombolyse, l’ouverture réversible de la barrière hémato-encéphalique, et la thérapie génique. Plusieurs de ces systèmes exploitent la cavitation acoustique qui est initiée par la variation de pression acoustique en présence de microbulles administrées par voie intraveineuse. Les résultats de la thérapie par ultrasons sont parfois surprenants compte tenu des bénéfices thérapeutiques obtenus ; comme par exemple ceux obtenus pour le traitement de certains troubles du cerveau. Les études cliniques en cours sont très prometteuses même si parfois les mécanismes physiques impliqués ne sont pas toujours bien compris.