Radiotherapy (RT) is an integral part of managing pediatric brain tumors, yet many patients develop tumor radioresistance, leading to recurrence and poor clinical outcomes. In addition, neurocognitive impairment is a common long-term side effect of RT, significantly impairing quality of life. Indeed, increasing evidence suggests that the developing child's brain is particularly vulnerable to the neurotoxic effects of ionizing radiation. Consequently, developing novel preclinical models is crucial for studying radiation's impact on normal brain tissue and predicting patient-specific responses to RT, enabling the development of personalized therapies combined with RT. However, this area remains underexplored, primarily due to the transfer of results gathered from in vitro tumor models from adults to pediatric entities while the location and molecular characteristics of the brain tumor differ. Recent years have seen the emergence of patient-specific 3D in vitro models, which have been established for entities including glioblastoma and medulloblastoma. These models better mimic primary parenteral tumors more closely in their histological, transcriptional, and mutational characteristics, thus approximating their intratumoral heterogeneity more accurately than conventional 2D-models. In this review, we presented the main limits of pediatric brain tumor radiotherapy, including mechanisms of radioresistance, associated tumor relapse, and the side effects of irradiation on the central nervous system. We also conducted an exhaustive review to identify studies utilizing basic or advanced 3D models of pediatric brain tumors combined with irradiation and discussed how these models can overcome the limitations of RT.

La radiothérapie fait partie intégrante de la prise en charge des tumeurs cérébrales pédiatriques, mais de nombreux patients sont atteints de tumeur radiorésistante qui entraîne une récidive et des résultats cliniques médiocres. De plus, d’importants troubles neurocognitifs dus aux irradiations peuvent survenir, nuisant considérablement à la qualité de vie des patients. En effet, de plus en plus de preuves suggèrent que le cerveau de l’enfant en développement serait particulièrement vulnérable aux effets neurotoxiques des rayonnements ionisants. Par conséquent, le développement de nouveaux modèles précliniques est crucial pour étudier les effets de ces rayonnements sur le tissu cérébral sain, prédire les réponses spécifiques des patients à la radiothérapie et permettre de développer de nouvelles thérapies personnalisées associées à la radiothérapie. À ce jour, ce domaine reste insuffisamment étudié, principalement en raison du transfert des résultats obtenus à partir de modèles tumoraux in vitro de l’adulte à l’enfant, alors que la localisation et les caractéristiques moléculaires de la tumeur cérébrale diffèrent. En revanche, ces dernières années ont vu l’émergence de modèles in vitro tridimensionnel établis à partir de tumeurs pédiatriques telles que le glioblastome et le médulloblastome. Ces modèles peuvent mimer au plus près les tumeurs primaires dont ils sont issus selon les caractéristiques histologiques, transcriptionnelles et mutationnelles reflétant leur hétérogénéité intratumorale, ce qui n’est pas rapporté dans les modèles classiques bidimensionnels. Dans cette revue, nous avons exposé les principales limites de la radiothérapie des tumeurs cérébrales pédiatriques, notamment les mécanismes de radiorésistance, la rechute tumorale associée ainsi que les effets secondaires des irradiations sur le système nerveux central. Nous avons également mené une revue exhaustive de littérature sur les études utilisant des modèles tridimensionnels de base ou évolués de tumeurs cérébrales pédiatriques associés à l’irradiation et discuté de la façon dont ces modèles peuvent nous aider à surmonter les limites de la radiothérapie.