In the current spectrum of cancer treatments, despite high costs, a lack of robust evidence based on clinical outcomes or technical and radiobiological uncertainties, particle therapy and in particular proton therapy (PT) is rapidly growing. Despite proton therapy being more than fifty years old (first proposed by Wilson in 1946) and more than 220,000 patients having been treated with in 2020, many technological challenges remain and numerous new technical developments that must be integrated into existing systems. This article presents an overview of on-going technical developments and innovations that we felt were most important today, as well as those that have the potential to significantly shape the future of proton therapy. Indeed, efforts have been done continuously to improve the efficiency of a PT system, in terms of cost, technology and delivery technics, and a number of different developments pursued in the accelerator field will first be presented. Significant developments are also underway in terms of transport and spatial resolution achievable with pencil beam scanning, or conformation of the dose to the target: we will therefore discuss beam focusing and collimation issues which are important parameters for the development of these techniques, as well as proton arc therapy. State of the art and alternative approaches to adaptive PT and the future of adaptive PT will finally be reviewed. Through these overviews, we will finally see how advances in these different areas will allow the potential for robust dose shaping in proton therapy to be maximised, probably foreshadowing a future era of maturity for the PT technique.

Au sein de l’ensemble de solutions possible pour le traitement du cancer, en dépit de coûts élevés, d’un faible nombre de preuves solides basées sur des résultats cliniques et des incertitudes techniques et radiobiologiques, la thérapie par particules et en particulier la protonthérapie connaît aujourd’hui un essor important. Bien que la protonthérapie ait plus de cinquante ans (proposée pour la première fois par Wilson en 1946) et que plus de 220 000 patients aient été traités avec en 2020, de nombreux défis technologiques subsistent et beaucoup de nouveaux développements techniques doivent en plus être intégrés aux systèmes existants. Dans cet article nous présentons un aperçu de quelques développements techniques en cours et de quelques innovations qui nous ont semblé les plus pertinentes aujourd’hui, ainsi que celles qui auraient le potentiel de modifier de manière significative l’avenir de la protonthérapie. En effet, des efforts systématiques ont été effectués afin d’améliorer l’efficacité des systèmes de protonthérape, en termes de coût, de technologie et de techniques de délivrance: nous présentons donc d’abord un certain nombre de développements réalisés dans le domaine des accélérateurs. Des développements significatifs sont également en cours en termes de transport et de résolution spatiale possibles avec le balayage par mini-faisceau, ou en terme de conformation de la dose au volume-cible: nous aborderons donc les questions de la focalisation et de la collimation du faisceau, qui sont des paramètres importants pour le développement de ces techniques, ainsi que pour l’arc-thérapie par protons. L’état de l’art et les approches alternatives à la protonthérapie adaptative ainsi que l’avenir de la protonthérapie adaptative seront ensuite présentées. Grâce à ces descriptions, nous verrons enfin comment ces avancées dans des domaines différents permettront de maximiser le potentiel de la protonthérapie par rapport à la radiothérapie classique, préfigurant probablement une future ère de la maturité pour la protonthérapie.