Modélisation de l'irradiation du réseau mitochondriale de cellule

National audienceLe réseau mitochondrial présente des lésions dans de nombreux cas de cellules cancéreuses. Pour autant les effets possibles de celui-ci sur le développement de cancers n'est pas encore compris. Ces lésions peuvent provenir de l'action de rayonnements ionisants sur la cellule, en particulier de particule à haut transfert d'énergie linéaire comme les hadrons. Ces lésions peuvent déclencher l'apoptose de la cellule mutée afin d'en empêcher la prolifération, mais également modifier les autres fonctions de la mitochondrie. A l'aide du logiciel de simulation de trace Geant4, l'étude des effets physique de l'irradiation de cellule a pu être mis en œuvre afin d'en connaître l'impact sur la mitochondrie. Grâce à un ensemble d'image issu de microscopie confocal, un fantôme réaliste de cellule avec l'ensemble de son réseau mitochondrial ainsi que des nucléides a été modélisé dans le but de connaître la localisation des dépôts d'énergie ainsi que leur distribution en énergie. Dans un premier temps la topologie du dépôt de dose déposé lors d'irradiation de 1 à 10 Gy par un générateur X de 250 KV a été simulée. La principale difficulté de cette approche est la nécessité de passer d'une modélisation d'un générateur complet, dont l'ordre de grandeur est le mètre, à celle d'une cellule de quelques micromètres. Un autre aspect important de ce travail est la nécessité de passer à un formalisme adapté à des volumes micrométriques voir nanométriques. La taille d'un réseau mitochondrial est de l'ordre de 5 micromètre, elle est de 70 nanomètre pour un nucléoïde. A ces échelles, la notion de dose n'est plus pertinente, d'où l'utilisation de la microdosimétrie, capable de donner la répartition statistique de l'énergie déposée dans un sous-volume d'intérêt. L'intercomparaison avec la bibliographie a montré que nous étions capables de simuler les spectres microdosimétriques pour des volumes de 1 micromètre et cela pour des énergies et des particules variées (neutrons, photons, protons). Nous avons choisi de nous concentrer sur le volume des nucléoïdes. A l'instar de l'ADN nucléaire, ce sous-volume de la cellule est potentiellement capable de modifier voire d'altérer définitivement le génome associé et par voie de conséquence d'en changer le comportement. Grâce aux développements précédents, nous avons été capable de connaître quel part de l'énergie est déposée dans ces volumes sensibles. Les premiers résultats semblent montrer que seule une faible quantité des nucléoïdes est touchée lors d'une irradiation de 1 GY à 250 KV. La méthode est maintenant applicable à d'autres qualités de rayonnement, en particulier pour des irradiations avec des hadrons (proton ou carbone)