La médecine nucléaire ; une solution                                 contre le cancer ?

     I) L’ionisation :

 

   L’ionisation est une action qui consiste à enlever ou à ajouter des charges à un atome ou à une molécule. Ce phénomène se déroule notamment lorsque les rayonnements émis lors d’une désintégration nucléaire rencontrent de la matière.

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   Lorsque ces rayonnements rencontrent le corps humain, il va se passer ce phénomène d’ionisation qui va modifier les molécules de l’organisme : certains atomes vont perdre des électrons à cause des charges reçues par les rayonnements et vont se transformer en ions. Cette transformation des atomes peut modifier les molécules de l’organisme et avoir ainsi des conséquences sur les cellules.

 

   L’ionisation dépend aussi du type de rayonnement. Les rayons alpha vont provoquer plus d’ionisation que les rayons gamma à une distance très faible. Cependant, à une distance plus éloignée, les rayons alpha ne vont pas provoquer d’ionisation, la distance étant trop lointaine, ils n’auront plus assez d’énergie. En revanche, les rayons gamma pourront toujours provoquer des ionisations car ils ont un plus grand pouvoir de pénétration.

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        Cette ionisation peut affecter toutes les molécules de notre organisme, dont les protéines et l’ADN. Les dégâts dus à cette ionisation peuvent être temporaires ou bien définitifs. Tout dépend de la capacité de l’organisme à pouvoir réparer les dégâts engendrés par les rayonnements ionisants.

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     II) Conséquences sur l’organisme :

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    Le phénomène d’ionisation est capable de modifier toutes les

molécules, y compris celle de l’ADN.  Si la molécule d’ADN est

modifiée, il semble logique que le génotype le soit aussi. Mais

dans la réalité, ce processus est plus complexe.

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  Tous d’abord, il faut se rappeler que la molécule d’ADN est constituée de deux brins composés de nucléotides. L'ensemble des molécules d'ADN d'une cellule d'un individu constitue son patrimoine génétique. Ces molécules d'ADN portent des gènes dont l'information est codée par une succession de nucléotide. Le génotype constitue l'ensemble des caractéristiques génétiques d'un individu et orchestre la mise en place d'un phénotype.

Le phénomène d’ionisation va modifier la molécule d’ADN au niveau de ces deux chaines de nucléotides. Ces modifications peuvent apparaître de plusieurs manières, les principales étant une mutation dans la séquence de nucléotides, des cassures des brins d’ADN ou encore des liaisons anormales qui se créent entre les nucléotides.

Cependant, l’organisme est "habitué" à ces modifications de l’ADN. Il y a aussi un grand nombre de modifications de l’ADN qui ont lieu naturellement, spontanément à cause d’erreur lors de la réplication de l'ADN ou de « stress » subit par l’organisme comme la température ou les virus. Pour contrer ces erreurs qui apparaissent dans la structure de l'ADN, l’organisme dispose d’enzymes qui vont réparer les erreurs dans la quasi-totalité des cas. Ces mêmes enzymes vont de ce fait être capable de réparer les dégâts des rayonnements ionisants quand ils ne sont pas trop étendus car ils sont de même nature que ceux d’origine naturelle. En revanche, si l’irradiation est trop élevée, les modifications au sein de l’ADN vont être très importantes et par conséquent supérieures à ce que l’organisme peut tolérer. Les enzymes ne seront donc pas en mesure de toutes les réparer, les modifications deviennent alors permanentes.

Ces modifications de la chaîne de nucléotides n’entraînent pas forcément une modification du génotype et par conséquent du phénotype, il s’agit alors d’un phénomène aléatoire quand la dose d’irradiation n’est pas trop élevée, on parle dans ce cas d’effet stochastique. Quand la dose d’irradiation est beaucoup trop élevée, les conséquences sur l’individu deviennent alors prévisible dans une certaine mesure, on parle alors d’effets déterministes.

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    a) Les effets déterministes :

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 Les effets déterministes interviennent lorsque la dose d’irradiation est très élevée. En médecine nucléaire, une dose de ce type ne peut être possible que lors d’une grosse erreur ou défaillance. Les effets déterministes sont prévisibles car ils provoquent la mort cellulaire à partir d’une certaine dose dite « seuil », et sont d’autant plus importants suivant la dose.

Ils provoquent la mort cellulaire des cellules touchées, ce qui, à trop grande échelle peut causer le dysfonctionnement d’un organe et donc la mort d’un individu s’il s’agit d’un organe vital. Ce sont précisément ces effets qui sont recherchés en radiothérapie car le but est de détruire les cellules cancéreuses. Ces effets sont très ciblés lors de ces examens pour que les dégâts ne concernent que les cellules cancéreuses et non pas les cellules saines.

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     b) Les effets stochastiques :

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Les effets stochastiques sont aléatoires. Ils proviennent de la modification de la molécule d’ADN appelée mutation. Il y a plusieurs possibilités lors des effets stochastiques :

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        1) Mutation en dehors d'un gène :

Les gènes déterminent l'ensemble des caractères d'un individu. Si la mutation se déroule en dehors de ce gènes, il n'y aura alors aucune conséquence sur l'individu. 

 

         2) Mutation sur une séquence non codante d'un gène:

Les gènes, situés dans la molécule d’ADN, sont constitués de séquences « codantes » appelées exons et de séquences « non codantes » appelés introns. Ce sont seulement les séquences « codantes » qui constituent l'information utilisée lors de l'expression génétique.

Donc si la mutation se déroule sur une séquence non codante, il n’y aura alors aucune conséquence sur l'expression du gène en question ; il s’agira d’une mutation silencieuse.

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          3) Mutation sur une séquence codante d'un gène:

Les séquences codantes des gènes permettent de définir le phénotype de l’individu en question. En effet, c’est l’expression du génotype qui va permettre de synthétiser des protéines qui elles mêmes seront à l'origine du phénotype d’un individu.

Une protéine est une molécule située dans le cytoplasme. Elle est constituée d’une succession d’acides aminés dans un ordre bien précis, déterminé lors de la traduction des triplets (ou codons) de l’ARN. L'ARN est une molécule de transition permettant la synthèse de protéines dans le cytoplasme à partir de l’information génétique contenue dans l'ADN du noyau de la cellule.

La synthèse de protéines à partir de l’ARN dans le cytoplasme s’appelle la traduction. L'information génétique contenue dans l’ARN permet d’associer de manière précise les acides aminés suivant l'enchaînement des codons pour former une protéine spécifique.

Le code génétique est qualifié de « dégénéré », car à un acide aminé peuvent correspondre plusieurs codons d'ARN. Prenons le codon GCU, permettant la synthèse de l’alanine. S’il subit une mutation et que le nucléotide U est substitué par un nucléotide A, le codon obtenu sera donc CGA. Malgré cette modification, ce codon CGA permettra toujours la synthèse de l’alanine. La protéine synthétisée sera alors identique, entraînant aucune conséquence sur le phénotype de l’individu.

Dans ce cas, même si la mutation se déroule sur une séquence codante, il n’y a pas de conséquence pour l’individu, il s’agira toujours d’une mutation silencieuse.

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En revanche, si la modification de la molécule d’ADN entraine une modification du codon de façon à ce qu’il code pour un autre acide aminé, la protéine synthétisée sera alors différente. Ceci sera susceptible d’entraîner des effets sur l’organisme, aléatoires, dépendant du gène modifié.

 

 

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Prenons l’exemple d’une mutation du gène P53 à cause d’une dose radioactive. Le gène P53 a un rôle de protection contre les cancers au sein de notre organisme. La radioactivité, étant un agent mutagène (Agent physique ou chimique, susceptible de provoquer des mutations à un taux supérieur à la fréquence des mutations spontanées.), va venir modifier ce gène. Un des allèles du gène P53 va muter, par exemple un nucléotide C sera substituer par un nucléotide T au niveau d'une séquence codante. Ce gène muté pourra perdre alors potentiellement sa fonction de protecteur face aux cancers, ce qui causera une facilité aux cancers de se développer au sein de l’individu concerné.

 

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