Les lésions moléculaires
Les lésions moléculaires
1. Lésions induites par transfert direct d'énergie
L'énergie du rayonnement est transférée directement à la molécule qui est ionisée ou est excitée.
L'excédent d'énergie acquis par la molécule est perdu par:
rayonnement de fluorescence ;
rupture de liaisons chimiques.
Exemple: l'excès d'énergie d'une ionisation est de 12,6 eV et celui d'une excitation est de 6,6 eV. Dans les 2 cas, l'excès est suffisant pour rompre la liaison H-OH d'une molécule d'eau dont l'énergie est de 5,16 eV.
2. Lésions induites par transfert indirect d'énergie
L'énergie est transférée à des molécules au voisinage des molécules concernées qui induisent à leur tour des lésions des molécules concernées. C'est typiquement l'action des radicaux libres formés lors de la radiolyse de l'eau. Actuellement, on pense que c'est l'effet direct qui prédomine.
En effet, en raison de leur courte durée de vie (10-6 secondes) les radicaux libres migrent à de faibles distances. En conséquence, seuls ceux qui sont formés à proximité d'une molécule peuvent la léser.
3. Les cibles des lésions radioinduites
Toutes les molécules biologiques sont des cibles. On peut mentionner en particulier:
α. l'eau: en raison de sa proportion dans tous les organismes vivants (environ 70% chez l'homme)
β. l'ADN: en raison de sa fonction centrale dans la cellule (altération des chromosomes et division cellulaire, altération des gènes et mutations)
Le tableau suivant donne le nombre moyen de lésions de différents types induites par une dose de 1 Gy absorbée par 1 noyau :
Nature de la lésion de l'ADN Nombre moyen de lésions / Gy / noyau
formation de liaisons intra ou inter-chaînes 30
rupture des deux brins 40
formation de liaisons ADN - protéines 150
rupture d'un seul brin 750
modification de la structure des sucres 1200
modification de la structure des bases 1400
Rappel :
La dose absorbée est de 1 Gy, soit une énergie de : 1 Gy = 1 J.kg-1 = 0,624 1019 eV.
Une telle énergie peut entraîner : (0,624 1019 eV / 33,85 eV) ≈ 2 1017 ionisations.kg-1.
Comme la masse d'1 noyau est ≈ 10-10 g, la dose absorbée par 1 noyau va entraîner ≈ 2 104 ionisations.
La masse de l'ADN d'1 noyau étant ≈ 10-11 g, l'ADN d'1 noyau va subir ≈ 2000 ionisations.
γ. Enfin, l'oxydation par les radicaux libres et les peroxydes des :
acides gras insaturés constitutifs des membranes cellulaires
acides aminés des protéines, notamment les cystéines