Methods for treating tumors by administering FLASH radiation and a therapeutic agent to a patient with cancer are disclosed. The methods provide the dual benefits of anti-tumor efficacy plus normal tissue protection when combining therapeutic agents with FLASH radiation to treat cancer patients. The methods described herein also allow for the classification of patients into groups for receiving optimized radiation treatment in combination with a therapeutic agent based on patient-specific biomarker signatures. Also provided are radiation treatment planning methods and systems incorporating FLASH radiation and therapeutic agents.La présente invention concerne des procédés de traitement de tumeurs par administration d'un rayonnement FLASH et d'un agent thérapeutique à un patient atteint d'un cancer. Les procédés présentent le double avantage d'efficacité antitumorale et de protection des tissus normaux lors de la combinaison d'agents thérapeutiques avec un rayonnement FLASH pour traiter des patients atteints d'un cancer. Les procédés de la présente invention permettent également la classification de patients en groupes pour recevoir un traitement par rayonnement optimisé en combinaison avec un immunomodulateur sur la base de signatures de biomarqueur spécifiques au patient. L'invention concerne également des procédés et des systèmes de planification de radiothérapie incorporant un rayonnement FLASH et des agents thérapeutiques.