Présentation
EnglishAuteur(s)
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Dominique THIERRY : HDR, Chef de la division d'ingénierie de la connaissance scientifique et technique au sein de la direction scientifique de l'Institut de radioprotection et de sûreté nucléaire (IRSN)
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François PAQUET : Expert sénior à l'Institut de radioprotection et de sûreté nucléaire (IRSN) - Coordonnateur de programmes - Professeur à l'Institut National des Sciences et Techniques Nucléaires (INSTN) - Membre de la Commission Internationale de Protection Radiologique (CIPR)
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La radiobiologie s'est bâtie sur l'observation des effets des rayonnements ionisants sur la matière vivante et la possibilité de relier les phénomènes constatés à une mesure physique précise en termes de nature du rayonnement, de dose et de débit de dose, mais aussi de géométrie d'exposition pour les grands organismes complexes. Les observations initiales de Pierre Curie montrant qu'une exposition cutanée élevée entraînait un érythème ont initié une démarche sur les effets physiologiques de l'irradiation à forte dose. Le manque de précautions prises par les pionniers de la radiologie, de la radiothérapie et de la curiethérapie pour leur propre radioprotection, ainsi que l'expérimentation animale ont amené à une découverte rapide des effets tumorigènes et tératogènes des rayonnements ionisants. La combinaison de cette radiophysiologie initiale orientée vers les aspects cliniques avec les progrès de la mesure physique et surtout de la biologie cellulaire, puis moléculaire a permis de mieux appréhender les phénomènes impliqués au niveau cellulaire mais aussi génétique. Les concepts développés en radiobiologie ont largement dépassé cette discipline et de nombreuses applications, notamment en médecine ont été initiées dans cette science. Les premières greffes de moelle osseuse ont ainsi été effectuées dans un contexte d'aplasie radio-induite accidentelle avant de devenir un des fleurons de l'hématologie et de l'oncologie. Dans cette première partie, nous présenterons les bases physiques et biologiques sur lesquelles s'est bâtie la radiobiologie, en tentant notamment de cerner la double question de l'atteinte cellulaire et de l'atteinte aux organismes.
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3. Effets biologiques des rayonnements ionisants
3.1 Mécanismes conduisant à une atteinte cellulaire
Le large spectre des dommages induits à l'ADN par les rayonnements est la conséquence finale de phénomènes physiques et physico-chimiques, qui se produisent d'une manière directe ou indirecte. Les dépôts d'énergie sur le complexe ADN-protéines constituent une interaction directe entre la particule et la molécule d'ADN. L'effet indirect est en rapport avec la radiolyse des quelques molécules d'eau situées au voisinage immédiat de l'ADN. Les radicaux libres produits par ionisation de ces molécules d'eau transfèrent leur énergie dans l'environnement cellulaire proche, produisant des modifications de l'assemblage macromoléculaire de protéines et d'ADN.
Que les effets soient directs ou indirects, leur probabilité augmente avec la dose et le volume de la cible . Suivant la partie de l'assemblage macromoléculaire qui est atteinte (les acides nucléiques par exemple), l'irradiation entraîne différentes sortes de lésions des molécules de l'ADN : ce peuvent être des ruptures de chaînes simples ou doubles, des altérations de bases, la destruction de sucres ou encore des pontages et formations de dimères . Les dommages causés à l'ADN par les rayonnements peuvent être classés en lésions simple brin, lésions double brin et altérations des bases. Qu'il s'agisse d'effets directs ou indirects, les ruptures de chaînes sont très largement prédominantes, tant en importance qu'en fréquence. Une lésion simple brin...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - GAMBINI (D.-J.), GRANIER (R.) - Manuel pratique de radioprotection. - Troisième édition. Éditions Tec. & Doc. Lavoisier, Paris (2007).
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(2) - HALL (E.), GIACCIA (A.) - Radiobiology for the radiologist (Radiobiologie pour le radiobiologiste). - 6th edn, Lippincott Wilkins & Williams, Philadelphia, USA (2006).
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(3) - Cours postuniversitaires de radioprotection. - Agence internationale de l'énergie atomique, vol. 1, Collection cours de formation no 5, AIEA, Vienne (1995).
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(4) - PRASARD (K.N.) - Handbook of radiobiology (Manuel de radiobiologie). - CRC Press, Inc., Boca Paton, Floride, USA (1984).
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(5) - GALLE (P.), PAULIN (R.) - Lésions moléculaires provoquées par les rayonnements. - Dans : Biophysique. 1. Radiobiologie-Radiopathologie, Masson, Paris, p. 49-68 (1992).
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(6) - RADICELLA (J.-P.), DOUKI (T.), RAVANAT (J.-L) - Nature...
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