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Dernière modification effectuée
le 05/06/2011
Action biologique de la radiothérapie

L'action des radiations ionisantes dans les tissus se déroule selon trois phases :

Phase physique

Elle est de très courte durée, de l'ordre de 10-13 seconde. Elle est caractérisée par des ionisations et excitations moléculaires faisant suite au dépôt d'énergie lors de la traversée du faisceau.

Phase physico-chimique

Elle dure quelques secondes à quelques minutes. Les molécules ionisées et excitées lors de la phase physique réagissent entre elles et avec les molécules voisines.

On distingue l'effet direct dont la cible est représentée par les macromolécules cellulaires, notamment l'ADN, et l 'effet indirect qui est la conséquence de l'attaque des macromolécules par les radicaux libres issus de la radiolyse de l'eau et qui survient de façon prépondérante, dans 70 à 80% des cas.

On pourra lire les explications sur ces effets physico-chimiques sur la page liée et notamment sur la molécule d'eau.

En présence d'oxygène, on assiste à la création de radicaux à fort pouvoir oxydant qui interagissent pour aboutir à la formation d'eau oxygénée, particulièrement oxydante.

Une irradiation pratiquée en présence d'oxygène va générer la formation d'un plus grand nombre de molécules d'eau oxygénée qu'en conditions hypoxiques ; ceci permet de comprendre "l'effet oxygène" qui traduit une plus grande radiosensibilité cellulaire en présence d'oxygène par rapport à des conditions hypoxiques.

Phase biologique

Que ce soit par effet direct ou indirect, les radiations ionisantes altèrent la structure des macromolécules et viennent perturber les principales fonctions de la vie cellulaire.

Action sur les acides nucléiques

L'ADN a toujours été considéré comme la cible élective des radiations ionisantes. Lorsque cytoplasme et noyau sont irradiés de façon sélective, la mort cellulaire survient pour des doses d'irradiation beaucoup plus faibles et à une fréquence beaucoup plus grande quand l'irradiation a lieu dans le noyau : les lésions cellulaires responsables de la létalité sont surtout celles qui touchent l'ADN (cf. le schéma sur la page d'explication)

Sont observées :

  • le plus souvent, des cassures simple-brin sans gap, par rupture des ponts diester, considérées comme non létales car réparables par une ligase ; la demi-vie de cette réparation varie de 2 à 10 mn ;
  • plus rarement, des cassures simple-brin avec gap par perte d'un sucre et d'une base, nécessitant un temps de réparation plus long du fait de l'action d'une polymérase et d'une ligase ;
  • parfois, des altérations des bases, non létales mais pouvant être à l'origine d'une mutation en cas de non réparation ou de réparation fautive. Ces lésions sont réparées à 80% dans les 15 minutes suivant l'irradiation par des mécanismes d'excision-resynthèse faisant intervenir endonucléases, glycosylases, polymérases et ligases.
  • enfin, des cassures double-brin, qui peuvent résulter d'un évènement touchant les deux brins simultanément ou de deux cassures simple-brin indépendantes.Chaque cassure double-brin est létale en cas de non-réparation, et le nombre de cassures double-brin conditionne la radiosensibilité cellulaire.

L'aptitude à la réparation des cassures double-brin dépend de leur type : elles seront plus difficilement réparables s'il existe une perte associée de matériel chromosomique, en cas de pontage avec des protéines, ou encore si elles sont multiples et rapprochées (déroulement du DNA surajouté).

On considère qu'une cassure double-brin survient pour 20 cassures simple-brin.

Action sur les protéines

La modification radio-induite de la structure des protéines conduit à des perturbations de la physiologie cellulaire, perturbations pouvant contribuer au processus de létalité :

  • altération de la perméabilité membranaire, par exemple par action sur les pompes ioniques ;
  • diminution de la communication intercellulaire, par perturbation des protéines composant les jonctions de type gap ;
  • modification de la transduction transmembranaire

Action sur les lipides

Les peroxydations lipidiques sont à l'origine d'une diminution de la fluidité membranaire, ayant pour conséquence là encore une altération des propriétés du système membranaire de la cellule.

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