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EFFET DIRECT EFFET INDIRECT. 2 ème partie. Pr.H.Boulahdour Année 2007. LESIONS MOLECULAIRES PROVOQUEES PAR LES RAYONNEMENTS. QUI EST RESPONSABLE ? Première particularité des rayonnements ionisants Production de lésions moléculaires avec une très grande efficacité. - PowerPoint PPT Presentation

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  • EFFET DIRECTEFFET INDIRECTPr.H.Boulahdour

    Anne 20072me partie

  • LESIONS MOLECULAIRES PROVOQUEES PAR LES RAYONNEMENTSQUI EST RESPONSABLE ?Premire particularit des rayonnements ionisantsProduction de lsions molculaires avec une trs grande efficacit.Les nergies mises en jeu pour les produire sont extrmement faibles.Deuxime particularitAbsence de spcificit molculaire. Les changes entre lnergie radiative et les molcules (absorption ou mission de rayonnement) ne dpendent que de la nature des atomes et indpendants de la nature de la molcule absorbante.

  • Lnergie moyenne perdue pour une ionisation dans un milieu aqueux irradi est de 32 eV.La moiti environ (16 eV) est utilise pour produire lionisation et lautre moiti se partage entre excitations et transferts thermiquesEn moyenne pour une ionisation, il se produit environ 3 excitations et un nombre plus lev de transfert thermique. Transfert de lnergie sous forme thermique. Une dose de 1 Gy (1 joule / Kg) correspond :

  • Si toute lnergie se retrouve sous forme thermique, llvation de temprature est extrmement faible (de lordre de 0.24 millimes de degr centigrade) ne peut tre tenue pour responsable des lsions molculaires observes. Transfert de lnergie par ionisation et excitationionisation M M+ + e-excitation M M*Energie de liaison chimique H OH : 5.16 eVDonc une molcule ionise ou excite a un excs suffisant dnergie pour rompre une de ses liaisonsLexcs dnergie est expuls : Sous forme de photon (phnomne de fluorescence par transfert de lnergie une liaison chimique

  • Les ruptures de liaisons covalentes peuvent affecter celle dont llectron a t ject ou une autre liaison plus loigne dans la molcule ionise ou voisine : une lsion molculaire est produite.Une dose de 1 Gy (6.24 1018 MeV/kg) correspond sur un total de 3 1025 molcules deau contenue dans un litre deau pure, soit 1 ionisation seulement pour 100 millions de molcules.

  • Parmi toutes les molcules, 2 ont une importance particuliere : la molcule deau (70 % du poids du corps) la molcule dADN compte tenu de son importance biologique et des consquences biologiques dune minime modification de sa structure.Lsion dune molcule dADN induite par transfert direct de lnergie radiative (EFFET DIRECT) ou secondaire des ractions physico-chimiques complexes (EFFET INDIRECT) par exemple secondaire la radiolyse de leau

  • La cible, responsable des effets biologiques ADNLESIONS DE LADNRupture dun ou 2 brinsModifications chimiques des bases et des sucresPontages intra ou intermolculaires

    FrquenceNombre / Gy / noyauRupture double brin40Rupture simple brin500 1000Lsions des bases800 2000Lsions des sucres800 1600Pontage ADN-ADN30Pontage ADN-Protine150

  • TRANSFERT DE LENERGIE A LADNCible : nuclosome ; sphre de 7 10 nm de diamtre. Trs court segment de lADN ; cylindre de 2 nm de diamtre et de 2 nm de hauteur.Cible : densit dnergie trs leve. 10 eV absorbs dans une cible de 2 nm de diamtre > 106 J/Kg ou > 106 Gy.Distribution des dpts dnergie frquence d1 vnement dans une cible est faible : 10-6 / Gy 103 segments dADN/Gy atteints dans un noyau Dpts de faible nergie Dpts dE > 100 eV ( 10 ionisations et excitations) 20-100/Gy/noyau Dpts dE de densit trs leve produits pour haut TLE

  • Les lsions molculaires les plus importantes considrer sont celles secondaires des dpts dE. de densit leveQuatre varits de dpts dE.Ionisation ou excitations isoles, quelques dizaines deV ; rupture simple brinDpts dE. de densit modre (100 eV) ; frquence augmente avec lEBR des radiations de TLE faible ; lsions rparables ; ruptures double brinsDpts dE 400 eV, TLE leve ; frquence augmente avec lEBR ; particules alpha de faible E ; lsions complexes de lADN + lsions des molcules adjacentesDpts dE 800 eV ; TLE trs lev ; particules alpha, impact biologique mal connu

  • Probabilit dinteraction avec la cibleDouble chane dADN . Diamtre de 2 nm et de 2 nm de hauteurLa probabilit dinteraction dans une telle cible est de 10-6 / Gy. Pour 2 vnements, p = 10-12 / GyPuisque le nombre de cibles possibles dans lADN (2 m) est 109, une lsion en 1 site secondaire 2 ou plusieurs vnements individuels est improbable.Donc la plupart des lsions par effet direct sont lis un vnement unique.

  • RADIOLYSE DE LEAU. EFFET INDIRECT Irradiation de leau radicaux libres de haute ractivit chimiqueRadical libre : atome ou molcule ayant un lectron non appari expliquant cette ractivitUn radical peut tre ionis ou nonPhnomnes initiaux IonisationExcitationTrois tapes shmatiquementEtape prdiffusionnelleEtape diffusionnelleEtape chimique

  • Radiolyse de leau

  • Etape prdiffusionnelleTemps de lordre de 10-12 s

  • Etape diffusionnelle : (10-6 sec). Recombinaisons des produits de la radiolyse. Diffusion des produits de la radiolyse.Ractions :Produits de radiolyse prsents la fin de ltape

  • Etape chimique : Radicaux forms hautement ractifs OH. Peut modifier la liaison R - H

  • COMPARAISON EFFET DIRECT, EFFET INDIRECTEffet indirect prdominant ?Molcules deau +++Radicaux libres courte dure (10-6 s).Seuls les radicaux libres forms proximit immdiate de la molcule peuvent la lserFrquence des lsions dans organisme vivant ou aprs dessication, sensiblement la mme effet direct prdominant