La radiobiologie

Les différents types de lésions radioinduites de l'ADN - Notion de réparabilité

Les radiations ionisantes se distinguent de tous les autres agents cytotoxiques par la diversité et la multiplicité des lésions qu'elles créent dans l'ADN. Les modifications des bases (10000-1000/Gy) sont, avec les cassures simple-brin (1000/Gy), les événements les plus fréquents. Les pontages ADN-protéines (150/Gy) constitués par des interactions entre l'ADN et les protéines de la matrice nucléaire et surtout les cassures double-brin (40/Gy) sont des événements beaucoup plus rares.

En fait, la nature des lésions de l'ADN dépend de la densité d'énergie des microdépôts radioinduits: par exemple on chiffre à 1-10 eV par nm3 l'énergie nécessaire pour créer une modification de base (DB), 10-100 eV par nm3 pour une cassure simple-brin (CSB), plus de 100 eV par nm3 pour une cassure double-brin (CDB). Sachant qu'il faut respectivement 1-10 min, 10-20 min et 50-60 min pour réparer 50% des ces lésions, la densité d'un microdépôt d'énergie détermine également la réparabilité de la lésion qu'il créé sur l'ADN : plus l’énergie nécessaire pour créer un dommage de l’ADN est élevée, plus il faudra de temps pour le réparer. Cette conclusion explique notamment pourquoi une irradiation avec des ions lourds produisant plus de microdépôts d’énergie élevée induit plus de létalité cellulaire que des rayons gamma. Ainsi, la présence de dommages multiples concentrés sur une petite surface constitue un risque élevé de létalité cellulaire. Toutefois, la probabilité d’incidence de tels dommages est relative. En effet, la pluie aléatoire de micro-dépôts d’énergie qui suit une irradiation obéit à des lois statistiques précises (Poisson et Gauss). Par exemple, une CDB ne peut être le résultat de deux traces de particules supperposées produisant chacune 1 CSB. Par contre, la réponse biologique quelques minutes après l’irradiation peut notamment transformer 1 DB en CSB lors du processus d’excision-resynthèse. De même, des CSB produites en grand nombre par les mécanismes de recombinaison peuvent aboutir à la formation de CDB.

Une bonne estimation des événements radioinduits peut permettre la prédiction des effets liés à la répétition des doses (les intervalles de temps conditionnent le taux de réparation de chaque type de dommages ; la dose en définit le nombre). Enfin, on remarquera que si l'on considère (voir chapitre suivant) que les CDB constituent les événements-clés de l'effet létal des radiations ionisantes, seule une minorité de microdépôts (1-2%) égaux ou supérieurs à 100 eV par nm3 représentant une part infime de l’énergie absorbée joue un rôle essentiel dans la létalité radioinduite.