Cours 2 : Aspects physico-chimiques - Les effets directs et indirects d'une irradiation

L’irradiation entraîne la formation de microdépôts d’énergie aléatoirement répartis dans la matière irradiée, dans le cytoplasme comme dans le noyau des cellules. De 10-12 à 1 s, les événements physiques deviennent chimiques et les ionisations induites par les microdépôts d’énergie entraînent des changements moléculaires à travers le phénomène dit de radiolyse de l’eau qui décrit la formation de certaines espèces chimiques à fort pouvoir oxydant (ex : radicaux hydroxyles OH°, superoxydes O2-) connues sous le nom d’espèces radicalaires oxygénées. Celles-ci sont à durée de vie relativement limitée. Par contre, les produits finaux de radiolyse de l’eau sont plus stables comme le superoxyde d’hydrogène H2O2 (couramment appelé eau oxygénée) et capables de casser l’ADN.

L’une des grandes controverses de la radiobiologie est l’usage des termes « d’effets directs » et « d’effets indirects » pour décrire soit la formation immédiate ou différée de dommages de l’ADN, soit l’influence de la présence de molécules d’oxygène dans la formation d’espèces radicalaires particulières. La plupart des radiobiologistes « physiciens » considèrent comme « directs » (=spontanés) les dommages induits par une particule primaire, et « indirects » (=différés) les dommages induits par une particule secondaire (c’est-à-dire résultant de l’interaction entre la matière et une particule primaire). La plupart des radiobiologistes « chimistes » considèrent comme « directs » les dommages produits par l’impact direct des particules primaires ou secondaires et « indirects » les dommages produits par la formation d’un radical oxydant produit part l’impact d’une particule. La confusion liée à l’usage de ces termes est d’autant plus grande que : 1) les théories de l’impact de l’oxygène sur la formation des dommages de l’ADN ont été construites sur la base d’expériences réalisées dans des conditions peu physiologiques (gaz sous haute pression ou usage d’antioxydants à dose toxique) ; 2) les physiciens introduisent plutôt la notion de temps alors que les chimistes considèrent la nature chimique de l’événement. Dans un ouvrage collectif publié en 1991 par l’Organisation du Traité de l’Atlantique-Nord (OTAN)1, certains spécialistes proposaient déjà de proscrire l’usage des termes d’effets « directs » ou « indirects » car ils mêlent les descriptions d’événements physiques et chimiques complémentaires et non exclusives.

1Fielden EM, O'Neill P. The early effects of radiation on DNA. Vol 54. Berlin: Springer; 1991.