DNA double-strand breaks and influence of the individual factor in the response to low doses of radiation : specific conditions of CT scans exposures - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2020

DNA double-strand breaks and influence of the individual factor in the response to low doses of radiation : specific conditions of CT scans exposures

Cassures double-brin de l’ADN et influence du facteur individuel dans la réponse aux faibles doses de radiation : cas particulier des examens par scanner

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Abstract

Low doses of radiation are an important societal issue, particularly for risk estimation potentially associated with medical exposures. Indeed, the dose delivered during diagnostic radiology examinations has more than doubled in 10 years. However, the evaluation of the radiation-induced risk is difficult due to the variety of irradiation protocols (dose per session, cumulative dose, dose rate, type of radiation), the lack of dosimeter sensitivity and the lack of knowledge of the specific biological effects of low doses such as low dose hypersensitivity (HRS), adaptive response (AR) and hormesis. In addition, it now appears that the individual factor can significantly influence the biological and clinical response to radiation. In this thesis, in order to better assess the individual risk related to low doses of radiation in the frame of computed tomography exposure, we have combined the knowledge of two structures: the Fibermetrix company, which provides a new technology of physical dosimeters based on optical fiber, and the Inserm UA8 Unit "Radiations : Defense, Health, Environment", whose RIANS model developed on human data now make possible to better understand specific radiobiological effects. We exposed a collection of human fibroblasts, astrocytes and mammary epithelial cells in exact CT conditions (head or chest CT examinations), using DNA double-strand break (DSB) repair and signaling biomarkers. Besides, we proposed a mechanistic model based on nucleo-shuttling of the ATM protein from the cytoplasm to the nucleus in order to explain the three specific radiobiological effects of low doses (HRS, RA and hormesis). The immunofluorescence analysis of data from CT exposures shows an excess of DSB for radiosensitive or predisposed to cancer patient. Fibermetrix IVISCAN device allowed for more accurate dose assessment. This approach resulted in a risk assessment for each condition tested, a definition of genetic risk status for low doses and recommendations on how to perform risk analyses of irradiated patients
Les faibles doses de radiation constituent un enjeu sociétal important, notamment pour l’estimation des risques potentiellement liés aux expositions médicales. En effet, la dose délivrée pendant des examens de radiodiagnostic a plus que doublé en 10 ans. L’évaluation du risque radioinduit est toutefois rendue difficile par la variété des protocoles d’irradiation (dose par séance, dose cumulée, débit de dose, type de radiation), le manque de sensibilité des dispositifs dosimétriques et le manque de connaissance des effets biologiques spécifiques des faibles doses comme l’hypersensibilité aux faibles doses (HFD), la réponse adaptative (RA) et l’hormésis. De plus, il apparaît aujourd’hui que le facteur individuel peut influencer significativement la réponse biologique et clinique aux radiations. Dans le cadre de cette thèse, afin de mieux évaluer le risque individuel lié aux faibles doses de radiation dans un contexte de radiodiagnostic médical, nous avons conjugué les savoir-faire de deux structures : la société Fibermetrix qui apporte une technologie nouvelle de dosimètres physiques basés sur la fibre optique et l’Unité Inserm UA8 « Radiations : Défense, Santé, Environnement » dont les modèles mécanistiques développés sur des données humaines permettent aujourd’hui de mieux comprendre certains effet radiobiologiques. En particulier, nous proposons d’exposer une collection de fibroblastes, astrocytes et cellules mammaires humaines à des conditions d’examens scanographiques classiques (examen du cerveau ou du thorax), et d’en mieux comprendre les effets biologiques spécifiques en utilisant l’immunofluorescence et des biomarqueurs de la réparation et de la signalisation des cassures double-brin de l’ADN (CDB). Après avoir proposé un modèle mécanique basé sur le transit radioinduit de la protéine ATM du cytoplasme au noyau pour les 3 effets radiobiologiques spécifiques des faibles doses (HRS, RA et hormésis), l’analyse par immunofluorescence des données issues des irradiations scanographiques montrent que celles-ci produisent un excès de CDB pour des cellules issues de patients radiosensibles ou prédisposés au cancer ou au vieillissement et qu’elles stimulent différemment l’arrivée de protéines ATM fonctionnelles dans le noyau. Dans le même temps, le dispositif IVISCAN de Fibermetrix a permis une évaluation plus précise de la dose. Cette approche a abouti à une évaluation du risque dans chaque condition testée, une définition des statuts génétiques à risque pour les faibles doses et des recommandations sur la façon de pratiquer des analyses de risque des patients irradiés
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Cite

Clément Devic. Cassures double-brin de l’ADN et influence du facteur individuel dans la réponse aux faibles doses de radiation : cas particulier des examens par scanner. Biologie cellulaire. Université de Lyon, 2020. Français. ⟨NNT : 2020LYSE1094⟩. ⟨tel-03278539⟩
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