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Irradiation par microfaisceau de particules α : implication des espèces réactives de l’oxygène dans l’effet de voisinage.
Maïté Hanot
IRAMIS-LPS
Lundi 24/11/2008, 15h00

Soutenance à l'Amphi. de l'Institut Curie d'Orsay.

Manuscrit de la thèse

Résumé :

Le laboratoire Pierre Süe du CEA de Saclay développe depuis 2004 un dispositif d'irradiation de cellules en culture par microfaisceau d'ions légers (1H+, 2H+, 3He+, 4He+), sur l'installation microsonde nucléaire utilisant un accélérateur de type Van de Graaff 3,75 MeV. Ce dispositif, permettant le contrôle de la cible et de la dose, est une méthode de choix pour l'étude des effets biologiques induit par l'irradiation à faible dose et en particulier les effets non-ciblés.

Parmi eux l'effet de voisinage, aussi nommé "effet bystander", induit une réponse des cellules non directement touchées par l'irradiation mais voisines de cellules irradiées. Cette réponse est référencée comme dépendante des espèces réactives de l'oxygène (EROs) et se caractérise par l'apparition de dommages à l'ADN, micronoyaux, voire de mort cellulaire. La compréhension des mécanismes liés à l'induction de l'effet de voisinage joue un rôle majeur dans le cadre d'expositions environnementales relatives au radon (émetteur α).

Afin d'étudier particulièrement l'implication des espèces réactives de l'oxygène dans la réponse au voisinage, le système d'irradiation par microfaisceau a été adapté pour l'accueil de cultures cellulaires. Les développements pour la biocompatibilité de l'installation consistent à la mise en place d'une atmosphère contrôlée ainsi qu'à la conception de supports spécifiques de cultures cellulaires. Le protocole d'irradiation est aussi adapté de façon à minimiser tout stress appliqué aux cultures. L'installation d'irradiation par microfaisceau permet ainsi l'irradiation de cultures cellulaires en monocouche de façon localisée au niveau subcellulaire (noyaux) avec un nombre prédéterminé d'ions (10 particules α en moyenne).

La méthode de repérage dans le temps et dans l'espace des cellules en culture permet de différencier les cellules ciblées et les cellules voisines non ciblées par l'irradiation et ainsi d'étudier leurs réponses indépendamment. L'étude réalisée sur des cellules normales ostéoblastiques MC3T3-E1 apporte un regard nouveau sur l'effet de voisinage. L'observation directe de la génération d'EROs cellulaires et mitochondriales révèle que la réponse bystander est caractérisée par un stress cellulaire d'origine double et temporellement distinct. A court terme, la signalisation issue de la membrane induit une importante production d'EROs impliquée dans l'apparition de cassures double brin de l'ADN retardées. Les mitochondries produisant des EROs jusque 6 heures après l'irradiation semblent être impliquées dans un processus à long terme différent.

L'étude indépendante de la réponse des cellules ciblées et voisines met en évidence un phénomène nouveau. L'effet de voisinage induit une réponse des cellules voisines mais est aussi impliqué dans une amplification de la réponse des cellules ciblées par l'irradiation. Ainsi toute cellule, irradiée ou non, peut recevoir ces signaux bystander et répondre. L'ensemble de cette étude mène à considérer les cultures cellulaires comme des réseaux complexes de communication; leurs réponses à l'irradiation indiquent une relation mêlée entre signaux relatifs à l'irradiation elle-même et réponse au voisinage. Cette complexité du phénomène d'effet de voisinage peut justifier que son incidence sur l'établissement de règles de radioprotection et sur la courbe linéaire sans seuil n'est pas encore clairement déterminée.


Cette thèse a été récompensée du prix "Le Monde de la Recherche Universitaire" organisé par le quotidien Le Monde.

img Maïté Hanot
Contact : Hicham KHODJA

 

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