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1 EFFETS BIOLOGIQUES DES RADIATIONS IONISANTES Introduction Les radiations ionisantes sont utilisées en médecine : – soit en diagnostic, – soit en thérapie,

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1 1 EFFETS BIOLOGIQUES DES RADIATIONS IONISANTES Introduction Les radiations ionisantes sont utilisées en médecine : – soit en diagnostic, – soit en thérapie, – autres sources que l irradiation médicale : naturelle, industrielle, militaire… Elles interagissent avec la matière vivante et ont donc des effets biologiques, liés en particulier à la dose absorbée (voir cours précédent).

2 2 Au niveau moléculaire Effet direct : l'ionisation la rupture des liaisons chimiques intervient surtout pour effets génétiques. Effet indirect : formation des radicaux libres : radiolyse de … 2 H 2 O H 2 O + + e - + H 2 O H 2 O - H + + OH. H. + OH - Leur devenir dépend : - du TEL si élevé OH0 et H0 proches, recombinaisons H. + H. H 2 OH. + H. H 2 O OH. + OH. H 2 O 2 si faible, ionisation éloignée : H. + OH. H 2 O - de la présence d'O 2 (surtout si TEL faible) H. + O 2 HO. 2 2HO. 2 H 2 O 2 + O 2 Formations de peroxydes toxiques pour les structures cellulaires lipidiques RH + OH. R. + H 2 O R. + O 2 RO 2

3 3 Action sur les groupes sulfurés : 2 R SH + 2 OH. R S-S R + 2H 2 O ou inversement rupture de ponts S-S Action sur les acides nucléiques. Action sur l'ADN : - Rupture d'une chaîne réparable. - Rupture des deux chaînes. - Altération des sucres libération de la base. - Modification de structure enjambement. Réparation par excision (exonucléase) - resynthèse (à partir du brin intact par lADN polymérase). Processus SOS : Lors de la réplication, introduction de bases au hasard sur le chromosome fils mutations.

4 4 Lésions chromosomiques : Sur 1chromosome : Cassure unique : restitution ou délétion. Cassure double : recollement ou inversion ou anneau ou délétion. Sur 2 chromosomes : Translocation pour aboutir à une trisomie. ou

5 5 Au niveau cellulaire Effet : D très élevées : mort immédiate D moins élevées : mort en mitose D de lordre du Gy : mort à une génération ultérieure D faible : modification de perméabilité, de synthèse, de croissance… Quantitativement : courbe survie-dose S = nombre de cellules survivantes (ou non atteintes) nombre de cellules irradiées ln S S = e -D/D0 modèle de la cible 1 cible D si D = D 0 S = 1 = 37 % e D L50 = ln2 x D 0 D

6 6 ln S D 0 = 10 3 Gy pour les virus 10 2 Gy pour les levures 10 Gy pour les bactéries 1 Gy à 2 Gy pour les cellules des mammifères n cibles D

7 7 Facteurs de radiosensibilité – Nature de la particule irradiante : pour une même dose D en Gy (J/kg), leffet biologique est différent selon la particule (et son TEL). – Fractionnement de la dose diminution de lefficacité. 0,5 Ln S D (Gy) EBR = D particule de référence D particule irradiante

8 8 – Facteurs cellulaires : Sensibilisateurs (O 2 ) cibles. Equipement enzymatique important. Phase du cycle cellulaire (mitose ). Nature des cellules. Loi de BERGONIE - TRIBONDEAU : Radiosensibilité plus grande si : Activité reproductrice grande, Morphologie et fonction moins fixées.

9 9 Classement du plus sensible au moins sensible : – Tissus embryonnaires. – Organes hématopoïétiques. – Gonades. – Epiderme. – Muqueuse intestinale. – Tissu conjonctif. – Tissu musculaire. – Tissu nerveux. A part : cristallin très radiosensible.

10 10 Au niveau des organes et de lorganisme Dose équivalente Comme au niveau de la cellule, les effets observés dépendent de la D, de son fractionnement (donc D. ), de la nature de la particule. Ce qui correspond à lEBR pour un effet au niveau dun tissu, dun organe ou de lorganisme est un facteur de pondération dépendant de la radiation noté W R. Dose «équivalente» en Sv (Sievert) = D (en Gy) x W R. W R vaut : – 1 pour X,, +- – 3 pour neutrons thermiques, – 10 pour neutrons énergétiques et p+, – 20 pour et noyaux lourds.

11 11 Une irradiation effets à court terme (obligatoire, à seuil, réversibles). effets à long terme (aléatoires, seuil ?, généralement non réversibles). Effets à court terme : somatiques –Dose équivalente élevée et irradiation de tout lorganisme: «mal des rayons» (DE 1 Sv). La D L50 = 4 Sv environ chez lhomme. Phase prodromique (nausées, vomissements, diarrhée, fatigue, malaises …). Latence. Syndrome hématopoïétique : (2 à 4 Sv) lymphopénie, leucopénie, thrombopénie, anémie. Syndrome gastrointestinal : (à partir de 8 Sv) vomissements, diarrhée, hémorragie digestive, pronostic très grave. Syndrome nerveux (supérieur à 20 Sv) convulsion, coma.

12 12 – Dose équivalente élevée sur un organe : Atteinte revêtement cutané chute des cheveux et des poils. Radiodermite : - érythémateuse ( Sv) - phlyctènes, brûlure 2° ( Sv) - radionécrose (kc…) Lésions oculaires : conjonctivite. Gonades : -masculin : stérilité retardée, cellules endocrines normales -féminin : stérilité immédiate (parfois réversible) cellules endocrines détruites Embryon : – peu sensible avant la nidation (0-15 jours) : «tout ou rien», – organogénèse (15-50 jours) : phase la plus radiosensible : malformation dès 0,1 Sv, – développement : moins radiosensible. Conséquence : Pas dexamens avec RI en cas de retard de règles. Prudence en 2° partie de cycle.

13 13 Effets retardés : aléatoires, seuil ? Somatique : durée de vie, cataracte, carcinogenèse, radiodermite chronique (survivant de Hiroshima et Nagasaki : augmentation de la proportion des Kc avec DE à partir de 0,2 Sv ; au dessous ?). Génétique : Mutations - chromosomiques, 5/1000 naissances spontanément (en particulier trisomie 21), - géniques (difficile de savoir si spontanées ou induites). Généralement récessives : homozygotes, problème purement théorique actuellement.


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