Ce projet de recherche vise à améliorer l’efficacité des traitements par rayonnements ionisants et, en particulier, par hadronthérapie. Notre étude porte sur l’évaluation du rôle des systèmes antioxydants de la cellule comme facteur de radiorésistance des tumeurs et facteur de protection des tissus sains. Les mécanismes physiques et chimiques générateurs des dommages létaux radio-induits sont encore mal connus. Deux classes d’effets sont envisagées : les effets directs et les effets indirects. Ces dernies résultent de la production dans l’eau de radicaux libres qui s’attaquent aux molécules biologiques sensibles (ADN, lipides, protéines). Des travaux récents ont récemment démontré que l’effet indirect joue un rôle prédominant dans la réponse aux rayonnements de haut-TEL. Les anti-oxydants présents dans la cellule (glutathion, thiorédoxine, vit E…) réduisent l’action des radicaux libres oxygénés (RLO) et agissent comme des radioprotecteurs naturels. Nous savons déjà par la simulation de la radiolyse de l’eau pure, que les ions légers peuvent produire localement de grandes quantités de radicaux libres.Nous proposons donc que la barrière de protection d’anti-oxydants pourrait être dépassée dans le cadre d’une irradiation aux ions, ce qui expliquerait l’efficacité biologique constatée en hadronthérapie.
L’objectif de ce travail de thèse est donc de quantifier in silico la production de radicaux libres « en présence d’antioxydants » et d’évaluer leur rôle radioprotecteur en fonction de la concentration en antioxydant et du TEL du rayonnement. Nous nous proposons également de comprendre pourquoi l’effet oxygène disparaît lorsque le TEL augmente. Pour cela nous insérerons de l’oxygène dans nos simulations avec le même procédé. En parallèle des mesures seront effectuées sur deux lignées cellulaires de carcinome squameux tête et cou de radiosensibilité opposée (SCC61 radiosensible et SQ20B radiorésistante) afin d’étudier le changement des propriétés radiobiologiques (morts cellulaires, concentrations intranucléaires en anti-oxydants) induit par une modification du système antioxydant.
Si le rôle du système oxydant et antioxydant est avéré, plusieurs applications sont à envisager. D’abord le taux d’antioxydants pourrait devenir un marqueur biologique potentiel de radiosensibilité cellulaire. Par ailleurs, une piste d’amélioration des traitements serait de combiner chimiothérapie et hadronthérapie pour optimiser le rapport protection des tissus sains et contrôle de la tumeur (effet différentiel) en modulant le taux d’anti-oxydants. Enfin, la compréhension des mécanismes physico-chimiques permettrait d’améliorer les modèles prédictifs de mort cellulaire et donc les logiciels de planification des traitements.
