PCEM 2 CHU Angers Biophysique Radiobiologie Octobre 1997 Radiobiologie Benoît DENIZOT Biophysique médicale Médecine Nucléaire CHU Angers denizot@univ-angers.fr denizot@univ-angers.fr

Rappels de radioactivité b- b+ CE g n fission fusion Papier Plexi Plomb H2O Plastiques Benoit Denizot Biophysique CHU Angers

Rappels sur l’adsorption des rayonnements Ionisation e- cation + Excitation - Desexcitation X, UV, Visible g si n Matérialisation Lumière si Cerenkov + X freinage Activation par neutrons X,g X,g,a,p,e+,e- n e- Benoit Denizot Biophysique CHU Angers

Absorption et énergie du rayonnement électromagnétique PCEM 2 CHU Angers Biophysique Radiobiologie Octobre 1997 Absorption et énergie du rayonnement électromagnétique Benoit Denizot Biophysique CHU Angers denizot@univ-angers.fr

Benoit Denizot Biophysique CHU Angers Effets Elémentaires Ionisation # 34 eV / ion 1° ou 2° à Excitation (X) # 10-14sec 10-8 / Gy TEL +++ Excitation X a,b,g,e,n,p... H2O * -> H° + OH° Benoit Denizot Biophysique CHU Angers

Energie d’un électron et densité d’ionisation 50 keV 1 MeV Benoit Denizot Biophysique CHU Angers

Benoit Denizot Biophysique CHU Angers Radiolyse de l’eau H2O -> H2O+ + e- H2O+ -> H+ + OH° e- + H2O -> H2O- H2O- <=> OH- + H° H° + OH° -> H2O H° + H° -> H2 OH°+OH° -> H2O2 H° + O2 -> HO2° Fréquent (55 M/l) Rapide qq nsec Radical Hydroxyle Electron solvaté Recombinaisons TEL élevé TEL faible Benoit Denizot Biophysique CHU Angers

Radiochimie organique Indirecte : rad. libres organiques Peroxydations Chaine + O2 Sulfures Directe : ADN RH + OH° -> R° + H2O R° + O2 -> RO2° RO2° + R’H -> ROOH + R’° 2 RSH + 2 HO° -> RS-SR + 2 H2O 2 RSH + 2 HO2° -> RS-SR + 2 H2O2 Benoit Denizot Biophysique CHU Angers

Benoit Denizot Biophysique CHU Angers Lésions protéiques Rupture chaine Peroxydation ++ Pont SS ++ Dénaturation SS Benoit Denizot Biophysique CHU Angers

Benoit Denizot Biophysique CHU Angers Lésions lipidiques O Peroxydation sur double liaison Rupture Pb Transition Gel - liquide cristallin Solubilisation COOH OH LC Gel K+ Na+ Benoit Denizot Biophysique CHU Angers

Benoit Denizot Biophysique CHU Angers Effets cellulaires Peroxydation lipidique Oedème Fuite K+, Na+, Ca+,... Enzymes memb. Dénaturation protéique Contractilité Muscles lisses et striés Transports intra-cell. Enzymes Glycolyse Synthèse protéique Structures Résistance mécanique Transparence LC Gel K+ Na+ Benoit Denizot Biophysique CHU Angers

Membrane mitochondriale Benoit Denizot Biophysique CHU Angers

ADN: Lésions primaires Rupture de brins Simple Double Changement de base Perte d ’une base Lésion d ’un sucre Pontage intracaténaire intercaténaire avec protéines Hydratation de la cytosine Dimérisation de la thymidine Benoit Denizot Biophysique CHU Angers

Benoit Denizot Biophysique CHU Angers ADN Benoit Denizot Biophysique CHU Angers

TEL et irradiation nucléaire 1 Gy dans noyau # 20 000 ionisations 1000 part TEL faible 4 part a Benoit Denizot Biophysique CHU Angers

Radiobiologie Cellulaire Effets déterministes obligatoires > 500 mSv Effets stochastiques tardifs (> 80 mSv) Anomalies viables - K - descendance Mort immédiate Mort différée Retard de mitose Benoit Denizot Biophysique CHU Angers

Courbes de survie cellulaires Une cible N = N0 e-D/D0 n cibles N = N0 (1-(1-e-D/D0)n) Ln(N/N0) 1 0,37 D D0 Ln(N/N0) n 1 1 D0 0,37 D Benoit Denizot Biophysique CHU Angers

Effets radio-induits en fonction du débit de dose Benoit Denizot Biophysique CHU Angers

Radiobiologie tissulaire Multiplication rapide Moëlle osseuse Intestin grêle Peau - Poil lent Cristallin SNC Taux d’oxygénation Réactions restitution inflammation atrophie fibrose .... Benoit Denizot Biophysique CHU Angers