Pelagia Tsoutsou effectue des études de médecine en Grèce, ainsi qu’un doctorat. Elle poursuit sa formation en radio-oncologie aux centres Agios Savvas et Metaxas (Athènes) et Oscar Lambret (Lille). Elle occupe ensuite des postes universitaires à l’Université de Thrace Démocrite avec une activité clinique, d’enseignement et de recherche, avant de rejoindre l’équipe de radio-oncologie du CHUV en 2011. Nommée médecin adjointe à l’Hôpital du Valais en 2014 et médecin-cheffe du Service de radiooncologie de l’Hôpital Neuchâtelois en 2015, elle poursuit son activité de recherche en collaboration avec le CHUV et l’UNIL où elle est nommée privat-docent en 2016. Depuis 2017, elle exerce également une activité de recherche aux HUG avec l’objectif de créer un réseau transversal en Romandie autour de la sénologie radio-oncologique, qui se concrétise par le «Réseau romando-tessinois de sénologie». En 2018 elle est nommée médecin-cheffe (a.i.) du Département d’oncologie de l’Hôpital Neuchâtelois. Ses domaines de recherche tant aux niveaux clinique que translationnel se concentrent sur l’interaction de la radiothérapie avec les traitements systémiques, l’utilisation des radioprotecteurs, l’innovation de la radiothérapie sénologique avec l’intégration des biomarqueurs biologiques et les combinaisons de radiothérapie innovantes, notamment avec l’immunothérapie. En septembre 2019, elle est nommé professeure associée au Département de radiologie et informatique médicale de la Faculté de médecine de l’UNIGE ainsi que médecin-cheffe du service de radiooncologie des HUG.