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CEM43

En biologie, le CEM43, de l'anglais Cumulative Equivalent Minutes at 43°C, est un indice permettant de calculer une dose thermique à but thérapeutique. Il sert en particulier de référence pour évaluer les traitements par thermothérapie.

FormulĂ© par Stephen Sapareto et William Dewey en 1984, il permet de convertir une durĂ©e d'exposition Ă  une tempĂ©rature dĂ©terminĂ©e en durĂ©e Ă©quivalente Ă  la tempĂ©rature de rĂ©fĂ©rence de 43 °C (arbitrairement choisie), pour un mĂȘme effet biologique (ou iso-effet)[1] - [2] - [3]. Il repose sur le fait que la relation entre tempĂ©rature et durĂ©e d'exposition dans les traitements hyper-thermiques est exponentielle pour un iso-effet biologique dans les systĂšmes in vivo et in vitro. Cette relation peut ĂȘtre exprimĂ©e de façon relativement simple : une Ă©lĂ©vation de 1 °C requiert une division de la durĂ©e d'exposition par 2 pour un mĂȘme effet biologique quand la tempĂ©rature est au-dessus de 43 °C, et une division de la durĂ©e d'exposition par 3 ou 4 quand la tempĂ©rature est en dessous de 43 °C[1].

Formule du CEM43

La formule du CEM43 permettant la conversion est la suivante [1] - [2] - [3] - [4]:

oĂč :

  • T, exprimĂ© en degrĂ© Celsius, reprĂ©sente la tempĂ©rature appliquĂ©e et dt la durĂ©e d'exposition, exprimĂ©e en minute, Ă  cette tempĂ©rature.
  • R est le ratio de durĂ©es d'exposition donnant une mĂȘme fraction de survie cellulaire (en), pour une diffĂ©rence de tempĂ©rature de 1 °C[2], il est dĂ©terminĂ© expĂ©rimentalement[4] et dĂ©pend de la lignĂ©e cellulaire Ă©tudiĂ©e[5].

Limites du CEM43

Plusieurs effets biologiques thermiquement induits n'ont pas une réponse exponentielle à la dose thermique[4]. C'est le cas notamment des expositions à dose thermique fractionnée, à cause du développement de la thermotolérance (lorsque les cellules sont retournées à 37 °C aprÚs une dose thermique initiale, la sensibilité cellulaire aux doses thermiques suivantes est réduite[6]). Aussi, l'effet cytotoxique d'une dose thermique dépend de la phase du cycle cellulaire dans laquelle se trouvent les cellules exposées, les phases M et S étant les plus sensibles[3], mais aussi de l'effet sensibilisant des paramÚtres physiques et chimiques du milieu (pH, nutriments...)[1].

Notes et références

  1. (en) Stephen A. Sapareto et William C. Dewey, « Thermal dose determination in cancer therapy », International Journal of Radiation Oncology Biology Physics, vol. 10, no 6,‎ , p. 787-800 (PMID 6547421, DOI 10.1016/0360-3016(84)90379-1)
  2. (en) John A. Pearce, « Comparative analysis of mathematical models of cell death and thermal damage processes », International Journal of Hyperthermia, vol. 29, no 4,‎ , p. 262-280 (PMID 23738695, DOI 10.3109/02656736.2013.786140)
  3. Pol-Edern Le Renard, Formulations pour le traitement local de tumeurs solides par hyperthermie à médiation magnétique, France, Faculté de pharmacie, Université Henri Poincaré - Nancy 1, (HAL tel-00580668, lire en ligne)
  4. (en) Gerard C. van Rhoon, « Is CEM43 still a relevant thermal dose parameter for hyperthermia treatment monitoring? », International Journal of Hyperthermia, vol. 32, no 1,‎ (PMID 26758036, DOI 10.3109/02656736.2015.1114153)
  5. (en) Eugene W. Gerner, « Thermal dose and time-temperature factors for biological responses to heat shock », International Journal of Hyperthermia, vol. 3, no 4,‎ , p. 319-327 (PMID 3668313, DOI 10.3109/02656738709140402)
  6. (en) Eugene W. Gerner, Robert Boone, William G. Connor, John A. Hicks et Max L. M. Boone, « A transient thermotolerant survival response produced by single thermal doses in HeLa cells. », Cancer Research, vol. 36, no 3,‎ (PMID 1253166, lire en ligne)
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