Comment le recul nucléaire endommage l'ADN

Le thorium-232 est un métal radioactif argenté qui absorbe particulièrement bien les rayons X. Au début de l'imagerie par rayons X, les médecins injectaient régulièrement des patients avec du dioxyde de thorium, car il produisait des images à contraste élevé. Entre les années 1930 et les années 1950, quelque 10 millions de personnes ont reçu ces doses.

L'avantage du dioxyde de thorium, ou Thorotrast comme on l'appelait, est qu'il n'avait pratiquement pas d'effets secondaires immédiats sur les patients, contrairement aux autres produits de contraste, qui étaient souvent dangereux. Et la demi-vie du thorium est d'environ 14 milliards d'années, il est donc relativement stable.

Ce que les médecins n'appréciaient pas à l'époque, c'étaient les effets à long terme sur le corps. Une fois injecté, Thorotrast s'installe dans divers organes où il a tendance à rester. La demi-vie biologique de la substance est de 22 ans.

Lorsque le thorium finit par se désintégrer, il déclenche une séquence de cinq autres désintégrations produisant des particules alpha. Tout cela se produit relativement rapidement ; quatre d'entre eux en quelques heures ou fractions de seconde.

Pour cette raison, le Thorotrast s'est avéré être hautement cancérigène mais souvent sur une échelle de temps mesurée en décennies. Il a finalement été retiré comme agent de contraste dans les années 1950.

Le problème pour les physiciens est de calculer les effets d'éléments comme le thorium sur le corps. Ils savent depuis longtemps que les particules à haute énergie libérées lors d'une décomposition endommagent le corps en se brisant et en endommageant des molécules comme l'ADN.

Mais aujourd'hui, Evandro Lodi Rizzini et des amis de l'Université de Brescia en Italie disent que les physiciens ont raté un autre mécanisme qui pourrait causer encore plus de dégâts.

Le polonium-212, par exemple, libère des particules alpha d'une énergie de 8748 keV, qui s'écraseront ensuite sur toutes les molécules à proximité jusqu'à ce que son énergie soit absorbée.

Mais Lodi Rizzini et ses collaborateurs soulignent qu'il y a une autre composante à cette réaction : un noyau de plomb-208 qui recule avec une énergie de 170 keV. Dans le cas du Thorium-232, le résultat est une particule alpha avec une énergie de 4012 keV et un noyau de radium-228 qui recule avec une énergie de 66 keV.

Personne n'a envisagé les dommages que ces noyaux en recul peuvent causer à l'ADN. Jusqu'à maintenant.

Lodi Rizzini et ses amis disent qu'étant plus gros et plus lourds, ces noyaux se déplaceront évidemment moins loin dans le corps, peut-être sur une distance de quelques centaines de nanomètres. Cela signifie que si la désintégration se produit près de l'ADN, alors il fera tous ses dégâts dans cette zone.

En revanche, la particule alpha va libérer son énergie dans un volume beaucoup plus important.

Cela a des conséquences importantes. Le recul du noyau après une émission de particules donnera lieu à un dépôt d'énergie (sur une structure d'ADN à proximité) même de deux ordres de grandeur plus grand que la particule elle-même, explique l'équipe italienne.

Ainsi, les dommages causés par un noyau en recul peuvent être cent fois plus importants que les dommages causés par une émission alpha.

Cela pourrait changer la façon dont les gens perçoivent les dommages que les désintégrations radioactives peuvent causer à l'intérieur du corps. Lodi Rizzini promet une évaluation plus détaillée dans un avenir proche.

Cela peut également conduire à de nouvelles stratégies pour contrôler les dommages que ces substances peuvent causer. Si c'est le noyau plutôt que la particule alpha qui cause la plupart des dégâts, il existe peut-être des moyens d'en tirer un avantage.

Quelque chose pour les lecteurs du blog arXiv à spéculer, peut-être.

Réf : arxiv.org/abs/1107.3699 : À propos de l'importance du recul nucléaire dans l'émission α près de l'ADN

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