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RADIOBIOLOGIE Michel FARIZON, IPNL, Oct.2004 Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN2P3 Radiobiologie, du génome à la cellule.

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1 RADIOBIOLOGIE Michel FARIZON, IPNL, Oct.2004 Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN2P3 Radiobiologie, du génome à la cellule

2 RADIOBIOLOGIE Michel FARIZON, IPNL, Oct.2004 Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN2P3 Pourquoi étudier laction des rayonnements dans les systèmes biologiques? Identifier les mécanismes et quantifier leur importance relative aux différentes échelles de temps Cest indispensable pour maîtriser laction des rayonnements dans les systèmes biologiques, pour établir des normes quant à lutilisation des radiations et définir les risques dexposition. Un axe de recherche intrinsèquement interdisciplinaire alliant physique, chimie et biologie. Une thématique liée à des questions de société (environnement, santé) Une source de questions fondamentales pour les physiciens Un champ dinvestigation ouvert à linnovation technologique.

3 RADIOBIOLOGIE Michel FARIZON, IPNL, Oct.2004 Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN2P3 Les thèmes de recherche. LIN2P3 contribue au dynamisme de lengagement des physiciens dans ce domaine en développant, au sein de quatre laboratoires, différents aspects de la radiobiologie. Lenjeu majeur est le renouvellement de la radiobiologie provoqué par le développement de lidentification systématique à léchelle moléculaire des séquences de lADN dans les différents constituants dun organisme (génomique), et plus récemment, par les travaux sur les interactions moléculaires qui correspondent aux fonctions biologiques.

4 RADIOBIOLOGIE Michel FARIZON, IPNL, Oct.2004 Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN2P3 Que se passe-t-il après limpact dun rayonnement (X,,ions,neutrons) sur une cellule?

5 RADIOBIOLOGIE Michel FARIZON, IPNL, Oct.2004 Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN2P3

6 RADIOBIOLOGIE Michel FARIZON, IPNL, Oct.2004 Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN2P3 Caractériser et quantifier les agressions que subit lADN sous laction des radiations (UV, X,, ions, neutrons) Ionisation et excitation directe des molécules de lADN lui-même Action sur les molécules produisant des espèces réactives qui attaquent lADN Caractériser et quantifier les interactions entre molécules sous irradiation Effets directsEffets indirects Identifier des molécules inhibant (ou augmentant) laction des radiations

7 RADIOBIOLOGIE Michel FARIZON, IPNL, Oct.2004 Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN2P3 peut aussi avoir des conséquences sur une cellule voisine non atteinte directement par le rayonnement Un impact sur une cellule Caractériser et quantifier les interactions entre cellules sous irradiation Caractériser et quantifier laction dimpacts dans le cytoplasme

8 RADIOBIOLOGIE Michel FARIZON, IPNL, Oct.2004 Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN2P3 Les axes de recherche principaux sont : Ces recherches sont associées aux développements théoriques (chimie quantique, physique statistique, simulations) visant notamment à la constitution de modèles microdosimétriques. Létude de la sensibilité de certaines cibles intra-cellulaires et des mécanismes de signalisation cellulaire et intercellulaire après irradiation Létude des lésions de l'ADN (lésions non ou mal réparées) et des instabilités génomiques radioinduites. Etude de la dynamique intermoléculaire sous irradiation, de la production dions, délectrons et de radicaux libres. La recherche de molécules ou nano-objets qui inhibent ou au contraire augmentent la radiosensibilité.

9 RADIOBIOLOGIE Michel FARIZON, IPNL, Oct.2004 Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN2P3 Mise en œuvre de différents types de rayonnements (ions, neutrons), différents modes dirradiations (faisceaux pulsés, micro-faisceaux), à différentes échelles dans la matière avec lapproche cellulaire (irradiation de cellules en culture ou in vivo) et lapproche moléculaire (irradiation de molécules en phase gazeuse, déposées sur un substrat ou dans un agrégat de molécules deau). Quatre dispositifs sont clairement identifiés dans lIN2P3 : La ligne microsonde du CENBG (AIFIRA, Bordeaux). La plate-forme dirradiation par neutrons du LPC-Clermont. Le dispositif dirradiation dagrégats biologiques de lIPN Lyon Le pôle de recherche sur la radiobiologie avec les ions lourds du GANIL (LARIA).

10 RADIOBIOLOGIE Michel FARIZON, IPNL, Oct.2004 Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN2P3 La ligne microsonde AIFIRA du CENBG ( Bordeaux) Irradiation ciblée de cellules pour létude de lexposition à de faibles doses. réponse de la population cellulaire : effet de proximité ( bystander) et phénomène de réponse adaptative. Les protons ou les particules alphas de 2 à 3 MeV, sont délivrés un par un, avec résolution spatiale étant inférieure à 5 µm. Lirradiation ciblée est couplée à des techniques optiques de suivi dune cellule unique. mécanismes intracellulaires : signalisation de lapoptose et étude de la sensibilité de certaines cibles intra- cellulaires Un volet modélisation est développé conjointement aux développements expérimentaux (GEANT4)

11 RADIOBIOLOGIE Michel FARIZON, IPNL, Oct.2004 Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN2P3 Etudier lémission dions, délectrons et de radicaux lors de lirradiation dune biomolécule. Dispositif dirradiation dagrégats de molécules biologiques de lIPN Lyon Lexpérience consiste à observer les conséquences de limpact de protons rapides (pic de bragg) sur des biomolecules déposées sur un agrégat deau Valorisation pour les sciences analytiques. Etudier les interactions entre les biomolécules et leau sous irradiation. Un spectromètre de masse couplé à une source de proton est en cours de construction

12 RADIOBIOLOGIE Michel FARIZON, IPNL, Oct.2004 Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN2P3 La plate-forme dirradiation par neutrons du LPC-Clermont Recherche de nouvelles modalités dirradiation biologiquement plus efficaces avec lutilisation de nanohybrides organo-minéraux (thérapie par capture de neutrons) Les irradiations sont réalisées avec le générateur de neutron LPC-Clermont. Lanalyse des résultats est associée au développement dun programme de simulation Monte-Carlo des interactions neutrons/cellule tumorales en culture dans le cadre du code GEANT4. Lobjectif spécifique est létude biologique et physique des mécanismes de lhypersensibilité cellulaire aux faibles doses de neutrons pour une radiothérapie particulière (gliomes humains). Etude des mécanismes de résistance tumorale aux radiations ionisantes

13 RADIOBIOLOGIE Michel FARIZON, IPNL, Oct.2004 Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN2P3 Laria -GANIL un laboratoire daccueil pour la radiobiologie sur le site du Objectif : –Mettre à disposition des biologistes des équipements permettant de réaliser leurs expériences dans de conditions optimales. Objectif des recherches –Effets des fortes densités dexcitations électroniques sur la matière biologique au niveau moléculaire cellulaire animal CEA/DSV/DRR – CIRIL – GANIL

14 RADIOBIOLOGIE Michel FARIZON, IPNL, Oct.2004 Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN2P3 Les atouts. Soulevées par des situations concrètes, ce sont des questions de physique originales qui viennent interroger des problématiques déjà développées dans lIN2P3 (physique de linteraction particule matière, physique statistique des systèmes hors équilibre, physique statistique des systèmes de taille finie). Loriginalité de la contribution des équipes IN2P3 provient aussi de leur ancrage sur les méthodologies développées pour lobservation en physique des hautes énergies. Cet appui méthodologique est étroitement lié à lexpertise technologique sur les faisceaux et les dispositifs de détection. Les liens interdisciplinaires sont facilités par les différentes implantations locales de lIN2P3. Cela se traduit par des collaborations (IECB & INSERM E347, Bordeaux), la création dantenne ou déquipe daccueil dans des instituts interdisciplinaires (ISA Lyon, CJP Clermont) ou la création dun pôle de recherche autour dun grand instrument (LARIA, GANIL)

15 RADIOBIOLOGIE Michel FARIZON, IPNL, Oct.2004 Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN2P3 La coordination nationale La coordination en Europe Liens avec les différents organismes nationaux engagés dans cette thématique (CEA-DSV, CEA-Cadarache et différents départements du CNRS ou de lINSERM) à travers des collaborations ou GDR. Les équipes IN2P3 ont un rôle moteur dans la coordination de la recherche en Europe : - Création de deux réseaux européens (réseau CELLION, MRTN-CT et action COST P ), organisation de conférences internationales, obtention dune bourse Marie Curie sur cette thématique. - Collaborations bilatérales Franco-allemande (GSI-biophysics), Franco- Autrichienne (programme PICS ( ), Franco-Hollandaise ( KVI- Groningen)

16 Réseau européen CELLION RADIOBIOLOGIE Michel FARIZON, IPNL, Oct.2004 Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN2P3 Marie Curie Research Training Network Studies on cellular response to targeted single ions using nanotechnology Coordinateur : Zbigniew Stachura Cracovie, Pologne 6 pays européens participants Participants IN2P3 : Ph. Moretto et collaborateurs CENBG

17 Réseau européen ACTION COST P9 RADIOBIOLOGIE Michel FARIZON, IPNL, Oct.2004 Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN2P3 European Cooperation in the field of Scientific and Technical research Radiation damage in biomolecular system Président : N.Mason Milton Keynes, UK Vice-président : M. Farizon IPNL, Lyon 17 pays européens participants Participants IN2P3 : M. Farizon et collaborateurs IPN Lyon Ph. Moretto et collaborateurs CENBG G. Montarou et collaborateurs LPC Clermont

18 RADIOBIOLOGIE Michel FARIZON, IPNL, Oct.2004 Journées de Prospective DSM/DAPNIA-IN2P3 La coordination nationale La coordination en Europe Liens avec les différents organismes nationaux engagés dans cette thématique (CEA-DSV, CEA-Cadarache et différents départements du CNRS ou de lINSERM) à travers des collaborations ou GDR. Les équipes IN2P3 ont un rôle moteur dans la coordination de la recherche en Europe : - Création de deux réseaux européens (réseau CELLION, MRTN-CT et action COST P ), organisation de conférences internationales, obtention dune bourse Marie Curie sur cette thématique. - Collaborations bilatérales Franco-allemande (GSI-biophysics), Franco- Autrichienne (programme PICS ( ), Franco-Hollandaise ( KVI- Groningen)


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