Entre physique, médecine et innovation technologique, les recherches de Luc Beaulieu, physicien nucléaire de formation ainsi que responsable des activités de recherche et de formation en physique médicale à Santé Québec CHU de Québec-Université Laval (CHU) jusqu’à tout récemment, ont pour objectif principal d’optimiser les traitements – notamment ceux de curiethérapie – tout en simplifiant le travail des équipes cliniques.
Avant d’occuper son poste actuel, Luc Beaulieu a passé plusieurs années du côté clinique, dans l’équipe de physique médicale du Service de physique médicale et radioprotection du CHU, où il a notamment travaillé sur la dosimétrie en curiethérapie et sur le contrôle de la qualité des appareils de traitement.
Au cours de cette période, il a souvent eu l’occasion de constater des lacunes dans la gamme d’outils et d’appareils à la disposition des équipes cliniques, ce qui lui a permis d’identifier des améliorations et des avancées possibles. Encore aujourd’hui, les physiciennes et physiciens de l’équipe, ainsi que plusieurs autres intervenant(e)s du CHU, lui font part régulièrement de besoins criants, et le principe demeure le même : imaginer et développer des solutions qui aident concrètement les équipes cliniques, tout en améliorant la précision et l’efficacité des traitements.
Dans le domaine des technologies en curiethérapie, qui est l’une des spécialités du professeur Beaulieu, cela se traduit surtout par l’optimisation de la balistique, soit la manière dont les doses de radiation sont administrées au patient : la tumeur doit être ciblée le plus précisément possible afin d’épargner les tissus et organes environnants.
L’une des grandes contributions de Luc Beaulieu et de son équipe concerne justement l’étape de la planification des traitements. Grâce à l’algorithme qu’ils ont développé pour la curiethérapie, il est possible d’explorer des milliers de solutions possibles pour un patient spécifique selon les critères cliniques et médicaux qui ont été consignés par l’équipe traitante.
« Avant, le système permettait de créer un seul de ces plans-là, et si le plan ne correspondait pas tout à fait aux besoins cliniques, il fallait y apporter des modifications, puis relancer le système pour obtenir un deuxième plan, et etc. On devait procéder ainsi, de façon itérative, jusqu’à ce qu’on obtienne le bon plan », précise le professeur Beaulieu.
Grâce aux outils intégrés à l’interface qui permettent de « jouer » avec l’algorithme, l’équipe clinique est en mesure de sélectionner le meilleur plan de traitement pour chaque patient en quelques minutes seulement, alors qu’auparavant, cette étape pouvait prendre facilement 20 minutes pour les cas simples et jusqu’à 2 heures pour un cas complexe.
Bien mesurer pour mieux traiter
En parallèle de ces travaux sur les algorithmes, Luc Beaulieu développe un autre volet de son programme de recherche : la dosimétrie expérimentale, c’est-à-dire la mesure de la dose de radiation. Cette dimension est essentielle, car même si le traitement est planifié avec précision, il faut s’assurer que la dose réellement administrée correspond bien à ce qui a été prévu.
« Il est possible de concevoir des distributions de doses extrêmement précises, un peu comme une "peinture à numéro" où chaque zone reçoit une quantité X de radiation, avec des gradients très différents qui se côtoient. C’est ce qu’on appelle la "modulation d’intensité". Mais pour pouvoir mesurer des doses de radiation aussi précises, les dosimètres traditionnels ne convenaient pas. C’est pourquoi nous travaillons depuis maintenant plus de 20 ans sur une nouvelle génération de dosimètres basée sur des fibres optiques », ajoute le professeur Beaulieu.
Ces dosimètres optiques permettent de mesurer la dose en temps réel avec une très grande précision. Ils réagissent notamment aux radiations de manière similaire aux tissus humains, ce qui réduit considérablement le besoin de corrections lors des mesures et, de plus, ils présentent plusieurs autres propriétés qui les rendent particulièrement intéressants pour des types de traitements en développement, comme la radiothérapie FLASH. Enfin, ils peuvent être utilisés dans l’environnement d’un champ magnétique, ce qui se révèle fort pratique dans le domaine de la radiothérapie livrée par un appareil combinant un IRM avec un accélérateur de traitement (IRM-Linac), et dont le premier appareil au Québec est d’ailleurs au CHU.
D’ailleurs, les retombées de ces innovations en dosimétrie ne se limitent pas à l’amélioration des traitements, puisqu’elles ont mené à la création d’entreprises et à la commercialisation de technologies par des anciens étudiants du professeur Beaulieu, notamment Medscint, une compagnie de Québec qui répond aujourd’hui à des besoins cliniques à l’échelle internationale.
Des possibilités infinies
Au-delà de la radiothérapie et de la dosimétrie, Luc Beaulieu et l’équipe de physique médicale collaborent également à divers travaux touchant à l’interaction entre les radiations et la matière, que ce soit du point de vue de la mesure, de la quantification ou de l’algorithmie, et ce, dans des domaines aussi variés que la radioprotection, l’imagerie médicale ou encore la théranostique.
Tous ces travaux illustrent bien l’étendue des contributions possibles de la physique médicale aux soins de santé : des innovations concrètes capables de rendre les traitements plus précis, plus rapides et mieux adaptés aux besoins de chaque patient.
Note
Curiethérapie : type de radiothérapie interne qui consiste à mettre dans la tumeur ou tout près un contenant scellé dans lequel se trouve une substance radioactive (implant) qui émet la radiation. Source : Société canadienne du cancer, https://cancer.ca/fr/cancer-information/resources/glossary/b/brachytherapy, page consultée le 30 juin 2026.