Pr. Bernard DubrayCentre Henri Becquerel

Université de Rouen, LITIS EA4108Rouen, France

RadiobiologieEffets des rayonnements ionisants

sur les organismes vivants

Rayonnement ionisant

Absorption de l’énergie par le cortège électronique

Relation dose - effet

L’effet augmente avec la dose• quantifier• expliquer

Dose

Effet

Radiobiologie clinique

Dose physique

Modalités d’irradiation− volume irradié− facteurs temps

Traitements associés− sensibilisants− protecteurs− autres agressions

Effet biologique

Facteurs biologiques− réparation− prolifération− oxygénation− réserve fonctionnelle

Facteurs liés au patient− âge, habitus− antécédent pathologiques− prédisposition génétique

Échelle de temps

Lacombe Canc Radiother 2013

Phase biologique

Phase clinique

Effets déterministes- la tartine de confiture -

• Dose seuil• quelques Gy à dizaines de Gy

• La gravité augmente avec la dose

• Précoces ou tardifs

• Prédiction individuelle possible• prévention « facile » …

Réactions précoces (< 6 mois)

Réactions tardives (> 6 mois)

Effets stochastiques- la tartine de crème de marron -

• La gravité est indépendante de la dose• tout ou rien !

• La probabilité augmente avec la dose• pas de dose seuil (ou très faible ?)

• Prédiction individuelle impossible• peu fréquents• non spécifiques• (très) tardifs

Cancers radio-induits

Effets biologiques

Lésions de l’ADN

Échelle de temps

Lacombe Canc Radiother 2013

Phase biologique

Phase clinique

Nature du rayonnement

1 Gy = 1000 SSB + 40 DSB per cell

UN

SC

EA

R 2

000

Dosimétrie biologique

Bases SSB DSBN / Gy / cell 10000 1000 40T1/2 (min) 5 - 10 10 - 20 > 50

Mécanismesexcision - resynthèse

recombinaisonsuture

Mécanismes de réparation

Effets biologiques

Mort cellulaire

Échelle de temps

Lacombe Canc Radiother 2013

Phase biologique

Phase clinique

Mort cellulaire

Mort mitotique : une cellule n’est vivante QUE si elle est capable de se multiplier

Survie cellulaire

SF = N colonies / N cellules x PE

>50 cellules <50 cellules

Courbes de survie cellulaire

ED50

ED90

Courbes de survie cellulaire

0.0001

0.001

0.01

0.1

1

0 2 4 6 8 10 12 14

Dose (Gy)

Fra

ctio

n su

rviv

ante

0.0001

0.001

0.01

0.1

1

0 2 4 6 8 10 12 14

Dose (Gy)

Fra

ctio

n su

rviv

ante

Exponentielle Linéaire- quadratique

Efficacité Biologique Relative

Cycle cellulaire

Effet oxygène

OE

R

Réparations de l’ADN

Débit de dose

Chimio-radiothérapie

Fractionnement

Doses fractionnéesSF (D) = exp.(-nd-nd2)

= exp.(-D-dD)

Doses uniques croissantesSF (d) = exp.(-d-d2)

Intervalle entre les fractions

Faibles doses

Effets biologiques

Effets tissulaires

Échelle de temps

Lacombe Canc Radiother 2013

Phase biologique

Phase clinique

Effets tissulaires

• tumeur : cible du traitement• effet précoce

• organes à risque• effets précoces• effets tardifs

• cancers radio-induits : radioprotection• patients, professionnels, population• effets très tardifs

Relation dose-effet

Dose létale 50

ɣ50 : OAR vs tumeurs

Prolifération tumorale

En cas d’interruption ... tumeurs

Conclusion (I)

• temporalité

• ADN• lésion• réparation

• mort cellulaire• courbes de survie

• effets tissulaires• relation dose-effet