La protonthérapie est une modalité de radiothérapie, basée sur l’utilisation de protons, particules subatomiques chargées qui s’arrêtent à une profondeur donnée fonction de leur énergie initiale (pic de Bragg). La protonthérapie évite ainsi toute dose de sortie, et est en cela supérieure aux autres modalités de radiothérapie classique utilisant des photons et dont la dose de sortie substantielle est uniquement compensée par une optimisation balistique (multiples faisceaux, modulation de fluence, etc). La protonthérapie est utilisée depuis 60 ans, mais ne devient ubiquitaire que depuis une dizaine d’années, et ce du fait de progrès majeurs récents dans la technologie des accélérateurs de particules. Cet article fait le point sur l’historique de l’implémentation en clinique des protons, sur la nature des progrès technologiques qui permettent désormais son expansion à moindre coût. Il fait aussi le point sur les spécificités de ces traitements en protonthérapie et les solutions mises en œuvre ainsi que sur les indications cliniques et la construction de leur niveau de preuve. Différentes techniques sont possibles. Celles-ci sont expliquées sous l’angle de leur potentiel clinique en expliquant la terminologie courante dans ce domaine, mais en langage francisé, telle que cyclotrons, synchrotrons, avec utilisation d’aimants supraconducteurs, en ligne fixe ou bras rotatif, avec délivrance passive par diffusion, ou active par balayage. La courbe d’apprentissage de la protonthérapie nécessite de maîtriser plusieurs types d’incertitudes, par des moyens actuellement bien identifiés. La hiérarchisation des nombreuses indications cliniques relevant potentiellement d’une protonthérapie en découle. Celles-ci sont développées dans un manuscrit parallèle.

Proton therapy is a radiotherapy, based on the use of protons, charged subatomic particles that stop at a given depth depending on their initial energy (pristine Bragg peak), avoiding any output beam, unlike the photons used in most of the other modalities of radiotherapy. Proton therapy has been used for 60 years, but has only become ubiquitous in the last decade because of recent major advances in particle accelerator technology. This article reviews the history of clinical implementation of protons, the nature of the technological advances that now allows its expansion at a lower cost. It also addresses the technical and physical specificities of proton therapy and the clinical situations for which proton therapy may be relevant but requires evidence. Different proton therapy techniques are possible. These are explained in terms of their clinical potential by explaining the current terminology (such as cyclotrons, synchrotrons or synchrocyclotrons, using superconducting magnets, fixed line or arm rotary with passive diffusion delivery or active by scanning) in basic words. The requirements associated with proton therapy are increased due to the precision of the depth dose deposit. The learning curve of proton therapy requires that clinical indications be prioritized according to their associated uncertainties (such as range uncertainties and movement in lung tumors). Many clinical indications potentially fall under proton therapy ultimately. Clinical strategies are explained in a paralleled manuscript.