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.
Formulé par Stephen Sapareto et William Dewey en 1984, il permet de convertir une durée d'exposition à une température déterminée en durée équivalente à la température de référence de 43 °C (arbitrairement choisie), pour un même effet biologique (ou iso-effet)[1],[2],[3]. Il repose sur le fait que la relation entre température et durée d'exposition dans les traitements hyper-thermiques est exponentielle pour un iso-effet biologique dans les systèmes in vivo et in vitro. Cette relation peut être exprimée de façon relativement simple : une élévation de 1 °C requiert une division de la durée d'exposition par 2 pour un même effet biologique quand la température est au-dessus de 43 °C, et une division de la durée d'exposition par 3 ou 4 quand la température est en dessous de 43 °C[1].
Formule du CEM43
La formule du CEM43 permettant la conversion est la suivante [1],[2],[3],[4]:
où :
- T, exprimé en degré Celsius, représente la température appliquée et dt la durée d'exposition, exprimée en minute, à cette température.
- R est le ratio de durées d'exposition donnant une même fraction de survie cellulaire (en), pour une différence de température de 1 °C[2], il est déterminé expérimentalement[4] et dépend de la lignée cellulaire étudiée[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 après 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 paramètres physiques et chimiques du milieu (pH, nutriments...)[1].
Notes et références
- (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)
- (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)
- 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)
- (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)
- (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)
- (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)
