La protonthérapie est un traitement médical qui envoie un faisceau de protons dans le corps pour détruire les tissus infectés, généralement les tissus cancéreux. Il utilise des rayonnements ionisants et un accélérateur de particules pour diriger le faisceau de protons vers la tumeur cancéreuse. Cela permet de mieux protéger les tissus sains avoisinants tout en détruisant le cancer, le plus souvent le cancer du cerveau, des yeux, de la colonne vertébrale, des poumons, de la tête, du cou ou de la prostate. Le traitement du cancer reste sa principale utilisation au début du 21e siècle, mais la protonthérapie est également étudiée pour son bénéfice potentiel dans le traitement de conditions médicales telles que la dégénérescence maculaire.
En bombardant les tissus cancéreux de protons, la protonthérapie détruit l’acide désoxyribonucléique (ADN) des cellules. De nombreuses cellules ont la capacité de réparer leur ADN endommagé. Les cellules cancéreuses se reproduisent si rapidement qu’elles sont moins capables d’effectuer ces réparations avant que les gènes défectueux ne soient transmis ou avant que les cellules endommagées ne meurent tout simplement.
Ce type de thérapie par particules, utilisé comme traitement médical depuis les années 1950, est préféré aux autres types de radiothérapie pour l’une des deux raisons suivantes, selon le type et la localisation du cancer du patient. Premièrement, en raison de la nature des protons énergisés, les rayonnements de protonthérapie peuvent être administrés à des doses plus importantes. Les protons ne peuvent pénétrer dans le corps qu’à une certaine distance en fonction de la quantité d’énergie dont ils disposent. L’envoi de quantités plus élevées de rayonnement à la tumeur fonctionne, car les protons sont trop localisés pour causer beaucoup de dommages aux cellules environnantes. D’autres types de rayonnement doivent être administrés à des seuils inférieurs car ils ne peuvent pas être contrôlés comme le peut la protonthérapie.
Deuxièmement, le rayonnement peut être administré à une dose normale mais dans un faisceau plus étroit, de sorte qu’il ne risque pas de nuire aux tissus et organes voisins. Parfois, une dose de traitement inadéquate n’inquiète pas autant un médecin que le potentiel du traitement à endommager d’autres cellules. En ayant la capacité de réduire le flux à un microfaisceau de protons concentré sur une zone particulière, les médecins peuvent minimiser les dommages ailleurs.
Il existe différents types de protonthérapie parmi lesquels les médecins peuvent choisir la plus efficace pour un type particulier de cancer. Chaque type de thérapie par particules chargées fonctionne de manière similaire, mais avec des différences dans les protons chargés et les matériaux injectés utilisés. La thérapie par capture de neutrons au bore est une thérapie qui a été testée au début de 2011. Elle consiste à injecter du bore dans la tumeur puis à être injecté avec un faisceau de neutrons. Les neutrons provoquent la division de l’atome de bore, détruisant complètement la cellule sans presque aucun effet sur les cellules voisines et les tissus sains. La thérapie par neutrons rapides fonctionne de manière similaire, mais utilise du béryllium injecté comme cible au lieu du bore.