Radiosensibilité

La radiosensibilité est la susceptibilité relative des cellules, tissus, organes ou organismes à l’effet nocif des rayonnements ionisants .

_{Les cellules sont moins sensibles lorsqu'elles} sont en phase S , puis en phase G1 , puis en phase G2 , _et plus sensibles lorsqu'elles sont en phase M du cycle cellulaire . Ceci est décrit par la « loi de Bergonié et Tribondeau », formulée en 1906 : les rayons X sont plus efficaces sur les cellules qui ont une plus grande activité reproductrice.

À partir de leurs observations, ils ont conclu que les cellules tumorales à division rapide sont généralement plus sensibles que la majorité des cellules du corps. Ce n’est pas toujours vrai. Les cellules tumorales peuvent être hypoxiques et donc moins sensibles aux rayons X, car la plupart de leurs effets sont médiés par les radicaux libres produits par l’ionisation de l’oxygène.

Il a été démontré que les cellules les plus sensibles sont celles qui sont indifférenciées , bien nourries, se divisant rapidement et ayant un métabolisme très actif . Parmi les cellules du corps, les plus sensibles sont les spermatogonies et les érythroblastes , les cellules souches épidermiques , les cellules souches gastro-intestinales. Les moins sensibles sont les cellules nerveuses et les fibres musculaires .

Les cellules très sensibles sont également les ovocytes et les lymphocytes , bien qu'elles soient des cellules au repos et ne répondent pas aux critères décrits ci-dessus. Les raisons de leur sensibilité ne sont pas claires.

Il semble également y avoir une base génétique à la vulnérabilité variable des cellules aux rayonnements ionisants. Cela a été démontré dans plusieurs types de cancer et dans des tissus normaux.

Les dommages causés à la cellule peuvent être mortels (la cellule meurt) ou sublétaux (la cellule peut se réparer elle-même). Les dommages cellulaires peuvent finalement entraîner des effets sur la santé qui peuvent être classés comme des réactions tissulaires ou des effets stochastiques selon la Commission internationale de protection radiologique .

Les réactions tissulaires ont un seuil d'irradiation en dessous duquel elles n'apparaissent pas et au-dessus duquel elles apparaissent généralement. Le fractionnement de la dose, le débit de dose, l'application d'antioxydants et d'autres facteurs peuvent affecter le seuil précis auquel une réaction tissulaire se produit. Les réactions tissulaires comprennent les réactions cutanées (épilation, érythème, desquamation humide), les cataractes, les maladies circulatoires et d'autres affections. Sept protéines ont été découvertes dans une revue systématique, qui étaient corrélées à la radiosensibilité dans les tissus normaux : γH2AX, TP53BP1, VEGFA, CASP3, CDKN2A, IL6 et IL1B.

Les effets stochastiques n'ont pas de seuil d'irradiation, sont fortuits et ne peuvent être évités. Ils peuvent être divisés en effets somatiques et génétiques. Parmi les effets somatiques, le cancer secondaire est le plus important. Il se développe parce que les radiations provoquent des mutations de l'ADN directement et indirectement. Les effets directs sont ceux causés par les particules et les rayons ionisants eux-mêmes, tandis que les effets indirects sont ceux causés par les radicaux libres, générés notamment lors de la radiolyse de l'eau et de la radiolyse de l'oxygène. Les effets génétiques confèrent une prédisposition à la radiosensibilité à la progéniture. Le processus n'est pas encore bien compris.

Pendant des décennies, on a pensé que la principale cible cellulaire des dommages induits par les radiations était la molécule d'ADN. Cette opinion a été contestée par des données indiquant que pour augmenter la survie, les cellules doivent protéger leurs protéines, qui à leur tour réparent les dommages dans l'ADN. Une part importante de la protection des protéines (mais pas de l'ADN) contre les effets néfastes des espèces réactives de l'oxygène (ROS), qui sont le principal mécanisme de toxicité des radiations, est jouée par des complexes non enzymatiques d' ions manganèse et de petits métabolites organiques. Il a été démontré que ces complexes protègent les protéines de l'oxydation in vitro et augmentent également la survie aux radiations chez la souris. Une application du mélange protecteur reconstitué synthétiquement avec du manganèse s'est avérée préserver l' immunogénicité des épitopes viraux et bactériens à des doses de radiation bien supérieures à celles nécessaires pour tuer les micro-organismes, ouvrant ainsi la possibilité d'une production rapide de vaccins pour l'organisme entier. Il a été démontré que la teneur en manganèse intracellulaire et la nature des complexes qu'elle forme (mesurables par résonance paramagnétique électronique ) sont en corrélation avec la radiosensibilité des bactéries, des archées, des champignons et des cellules humaines. Une association a également été trouvée entre la teneur totale en manganèse cellulaire et sa variation, et la radiosensibilité cliniquement déduite dans différentes cellules tumorales, une découverte qui pourrait être utile pour des dosages radioactifs plus précis et un meilleur traitement des patients atteints de cancer.