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

Benoit Denizot Biophysique CHU Angers ADN: constitution Benoit Denizot Biophysique CHU Angers

Benoit Denizot Biophysique CHU Angers ADN: Lésions Hydratation de la cytosine Dimérisation de la thymidine 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 de la 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

Benoit Denizot Biophysique CHU Angers Absorption Pb-H2O Benoit Denizot Biophysique CHU Angers

Benoit Denizot Biophysique CHU Angers ADN2 Benoit Denizot Biophysique CHU Angers