Quelle est la définition des rayonnements ionisants ?
Les rayonnements ionisants sont des ondes électromagnétiques (photons X et gammas) ou particulaires (électrons – protons) qui ont une interaction avec la matière.
Un rayonnement est dit ionisant s’il est susceptible
d’arracher des électrons à la matière
Quelles sont les cellules les plus sensibles aux rayonnements ionisants ?
Les cellules très prolifératives comme les cellules hématopoïétiques ou les spermatogonies sont plus sensibles.
Les cellules avec une grande activité mitotique sont plus sensible aux rayonnements ionisants.
Définition de la radiobiologie
Etude de l’action des rayonnements ionisants sur les tissus vivants.
Objectifs de la radiobiologie = objectifs de traitement
– Mort des cellules malignes
– Protection des tissus sains
Définition de la radioprotection
ensemble des moyens utilisés pour se protéger des rayonnements ionisants
Définition de Rayonnement
mode de propagation de l’énergie sous forme d’onde ou de particules
Définition de ionisation
transformation d’un atome ou d’une molécule neutre en ion
Au bout de combien de temps une réaction chimique se déroule avec la matière ?
Quels sont les principaux effets (direct ou indirect) des rayonnements ionisants sur la matière ?
La plupart des rayonnements n’ont pas d’action direct sur la matière.
Il s’agit d’un effet indirect via les radicaux libres. 70%
Définition d’un rayonnement incident dit directement ionisant
Rayonnement incident = rayonnement primaire: dit directement ionisant s’il est chargé (électrons, protons, ions lourds)
Définition d’un rayonnement incident dit indirectement ionisant :
Rayonnement incident = rayonnement primaire: dit indirectement ionisant lorsqu’il est électriquement neutre (photons, neutrons)
par effet compton ou l’effet photo-électrique.
Quelles sont les deux interractions électrons matières possibles ?
Collisions : des interactions électron-électron appelées collisions, qui entraînent un transfert d’énergie à la matière, ce qui est à l’origine de la plupart des effets produits dans le milieu
Freinage : des interactions électron-noyau, dites de freinage, à l’origine de la production de photons X de freinage
Définition du transfert d’énergie linéique :
TEL : perte d’énergie dans la matière, ou dépôt d’énergie, transfert d’énergie en fonction de la distance parcourue
TEL diffère selon la nature du rayonnement et de son énergie
La distribution du dépôt d’énergie dans la matière dépend du TEL
à quelle valeur le TEL est optimal pour des effet biologiques ?
TEL de 100 keV/mm est optimal, en terme de production d’effet biologique.
En effet, à ce TEL la densité des ionisations, c’est à dire la distance moyenne qui sépare deux ionisations est égale au diamètre du double brin de l’ ADN et donc peut créer les
dommages les plus importants.
Quels sont les deux effets qui prédominent dans lesinterrractions photons-matières ?
Effet compton
Effet photo-électrique
Un photon incident interagit avec un électron du milieu. L’interaction est causée par des forces exercées à très courte distance entre le champ électromagnétique du photon et le champ électrique de l’électron.
qu’est ce que l’effet Compton ?
C’est l’effet prédominant en radiothérapie de haute énergie.
Un photon incident interagit avec un atome du milieu.
Une partie de son énergie est transmise à un électron, qui est libéré (électron secondaire).
La proportion d’énergie reçue par l’électron est d’autant plus importante que l’énergie du photon est élevée.
Le photon résultant est ainsi de plus faible énergie que le photon incident.
Qu’est ce que l’effet photo-électrique ?
Toute l’énergie du photon est transférée à un électron de
l’atome, qui est éjecté.
La perte de l’électron engendre un état d’excitation de l’atome.
Deux phénomènes peuvent alors permettre de recouvrir un état
d’équilibre de l’atome :
1) émission d’un électron d’Auger
2) transfert d’un électron des couches plus périphériques vers l’espace vaquant avec émission d’un photon de fluorescence.
Quels sont les trois types de rayonnements utilisé en radiothérapie ?
photon x : énergie va de 4 à 25 MeV, plus la tumeur est profonde plus un grand niveau d’énergie sera nécéssaire.
électrons : 3 à 24 MeV, utilisé pour traiter des tumeurs très superficielles. Distance efficace 1/3 de l’énergie (en cm)
protons : les photons ont un parcours inifini, Avantage: diminuer la dose d’irradiation reçue par les
tissus traversés par le faisceau avant d’atteindre la
tumeur et de ne pas irradier les tissus situés derrière
la tumeur
La profondeur du maximum de dose augmente avec l’énergie du rayonnement.
La dose diminue avec la pénétration du faisceau
Les électrons ont un parcours fini, ils s’atténuent en profondeur
les protons ont un parcours infini
Quel appareil est utilisé pour délivrer les rayonnements en radiothérapie ?
• La radiothérapie externe est délivrée via un accélérateur linéaire.
• Les rayonnements sont des rayonnements X
Quels sont les caractéristiques des effets stochastiques ?
Tardifs
Aléatoires: notion de risque
Résultent de mutations cellulaires: cancers et risques génétiques
Probabilité liée à la dose reçue
Probabilité dépourvue de seuil
Gravité indépendante de la dose
Ne sont pas spécifiques de l’irradiation, s’ajoutent aux cas naturellement constatés dans une population dont ils ne se distinguent en rien
Notion d’instabilité génétique et de susceptibilité individuelle
Toujours graves, non spontanément résolutifs
Apparaissent après un long temps de latence (quelques dizaines d’années)
Quels sont les caractéristiques des effets déterministes ?
- Immédiats (précoces)
- Résultent d’une forte dose (accident grave)
- Impliquent la mort d’un grand nombre de cellules
- Survenant toujours au dessus d’un seuil de dose
- Gravité proportionnelle à la dose
- Peuvent être réversibles
- Peuvent être accompagnés d’effets stochastiques…
Ils sont systématiques
Définition de la mort clonogénique
Mort cellulaire part la perte de la capacité de division, elle est différente de la mort physique.
La radiolyse de l’eau :
Les rayonnements ionisants vont interragir avec les molécules d’eau et vont créer des radicaux libres (OH* et H). Ces radicaux libres vont s’attaquer directement à l’ADN causant des cassures simples brins, des cassures doubles brins et des modifications des bases.
IONISATION : éjection d’un électron d’une molécule d’eau. La molécule d’eau va former un radical libre, OH et l’électron éjécté va se réassocier dans une seconde molécule d’eau et créer un radical libre H*.
EXCITATION
EFFET OXYGÈNE : La molécule d’oxygène augmente le rendement de la radiolyse de l’eau. Elle peut réagir avec les radicaux libres et générer des radicaux peroxyles R-OO* réagissant sur les structures oxydées par les radicaux libres en augmentant la toxicité.
L’oxygène joue un rôle clé dans la survenue de lésions indirectes, grâce à une action conjointe avec les radicaux libres. Des cellules peu alimentées en oxygène (hypoxie) sont donc moins sensibles aux rayonnements ionisants. Cellule en hypoxie: D > 2,5 à 3 X que même cellule bien oxygénée
Quelles sont les différentes morts cellulaires possibles après expositions au rayonnements ionisants ?
nécrose : Mort cellulaire physiologique avec réaction
inflammatoire.
apoptose : mort cellulaire programmée, d’autant plus
précoce que les tissus sont en multiplication rapide
(cellules hématologiques). Elle dépend de la protéine
p53.
autophagie : Le déclenchement de
l’autophagie est secondaire à un stress qui peut être
l’irradiation.
mort mitotique : mort la plus classique après
irradiation. Les cellules meurent du fait de leur
incapacité à se diviser du fait de l’altération de l’ADN
et donc des anomalies chromosomiques.
sénéscence : mort programmée qui s’observe après un
certain nombre de multiplication.
Quelles sont les phases du cycle cellulaire les plus sensibles
Quels sont les 5 facteurs modifiants la radiosensibilités ? (les 5R)
• La radiosensibilité intrinsèque
• La réoxygénation
• La repopulation
• La redistribution dans le cycle cellulaire
• La réparation des lésions radio-induites de l’ADN
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