Développements expérimentaux pour la mesure des sections efficaces absolues du dommage spécifique à l'ADN par les électrons de faible énergie

Abstract

L’ionisation de l’eau ou des tissus biologiques par la radiation primaire de haute énergie génère des électrons secondaires dont la très grande majorité a une énergie inférieure à 15 eV. Ceux-ci poursuivent à leur tour une cascade de réactions jusqu’à atteindre une énergie résiduelle très faible menant à la thermalisation. L’environnement cellulaire est ainsi exposé à une importante quantité d’électrons lents. La compréhension à l'échelle nanoscopique des effets biologiques de la radiation ionisante passe alors par l’étude des interactions entre électrons de faible énergie (EFE) et biomolécules telles que l’ADN. Actuellement, l’invalidité des modèles théoriques décrivant les basses énergies compromet le réalisme physique des simulations nanodosimétriques. Il convient donc d’entreprendre une approche expérimentale afin de confronter ces modèles théoriques ou apporter des corrections semi-empiriques.

Nous avons d’abord caractérisé les dépôts d’ADN par microscopie à force atomique (AFM) afin d’en étudier les structures à l’échelle nanométrique. Par la suite, nous avons mesuré la section efficace absolue des dommages simple-brin à l’ADN par des électrons de faible énergie en irradiant des plasmides de bactéries E. Coli déposés sur un substrat de graphite. Cette section efficace mesurée à 10 eV contient l’information reliée aux propriétés physiques de l’interaction entre les EFE et l’ADN. Une application directe de nos mesures est discutée dans le cadre d'une simulation Monte Carlo. Les défis actuels et futurs de ce domaine de recherche sont traités ici dans une optique de multidisciplinarité et d’applications en recherche empreintes d’une grande pertinence clinique.