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Effets des rayonnements ionisants sur les altérations structurelles de la membrane cellulaire : évaluation en tant qu’indicateur biologique


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Anne BERROUD Thèse de doctorat de l'Université Paris XI, soutenue le 17 décembre 1997. Directeur de thèse : Philippe Voisin, in French

Type de document > *Mémoire/HDR/Thèse

Mots clés > dosimétrie biologique, altérations membranaires, irradiation

Unité de recherche > IRSN/DRPH/SRBE/LDB

Auteurs >

Date de publication > 17/12/1997

Résumé

La sensibilité du noyau cellulaire aux radiations ionisantes est bien établie. Il est cependant maintenant admis que la membrane cellulaire constitue aussi une cible de l'irradiation à ne pas négliger, notamment par les conséquences possibles vers la mort cellulaire programmée ou apoptose. D’où l'idée de rechercher des bio-indicateurs d'effets cellulaires résultant d’une atteinte initiale de la membrane après exposition aux rayonnements ionisants. Cette étude a été tout d'abord évalué l'action des rayonnements ionisants sur la fluidité membranaire. Les modifications moléculaires radio-induites et la perte de l'intégrité des arrangements des différents composants membranaires se répercutent sur les propriétés structurales et fonctionnelles de la membrane. Les mesures après irradiation à différentes doses ont montré une diminution de l'anisotropie de fluorescence pour les différents marqueurs lipidiques utilisées (TMA-DPH, DPH) en fonction de la dose, sur les lymphoblastes et les lymphocytes du sang périphérique, avec une variation plus importante pour un débit de dose plus faible. Des modifications de la fluidité membranaire ont également été observées sur des membranes préparées de l'intestin de rat irradiées in vivo à 8 Gy. Ceci suggère une désorganisation importante de la membrane après irradiation, dans l'environnement immédiat du site de localisation des sondes. Ensuite nous avons voulu nous attacher à estimer l'action des rayonnements ionisants sur les constituants membranaires au niveau de l'atteinte moléculaire résultant de la peroxydation lipidique et des modifications de l'interface eau/lipides. En effet : - de par la composition chimique des membranes, les cellules sont les cibles privilégiées d'une attaque radicalaire aboutissant à des perturbations précoces plus ou moins durables de la structure et des fonctions complexes de la membrane. L'étude de l'atteinte radio-induite par peroxydation des acides gras insaturés membranaires a été évaluée par le dosage du malonedialdéhyde (MDA). Une augmentation de la concentration en MDA a été constatée dans le plasma de sang humain en fonction de la dose. - la désorganisation de la membrane dans l'environnement immédiat du site de localisation des sondes, observées par les modifications de la fluidité membranaire après irradiation, peut résulter d'une perturbation de la région supérieure de la bicouche, favorisant la pénétration d'eau. L'interaction des sondes fluorescentes avec leur environnement a été étudiée par la détermination des durées de vie de fluorescence. Les modifications de la largeur à mi-hauteur de la durée de vie observées après irradiation, peuvent être attribuées à la variation de la concentration d'eau dans la bicouche, due à des changements dans la composition et la redistribution des constituants membranaires. Enfin, la contribution éventuelle de la perturbation de la perméabilité membranaire dans la mort cellulaire reste une question ouverte. Le rôle que joue la membrane au niveau de l'interface cellulaire sur le transfert des signaux vers le noyau, et par conséquent sur la fonction cellulaire, en fait une structure clé. Les dommages radio-induits de la membrane peuvent se propager vers le milieu intracellulaire entraînant ainsi des conséquences biologiques pouvant aboutir au stade ultime de la mort cellulaire. Par l'effet des rayonnements ionisants il apparaît une diminution de la concentration des cellules vivantes et parallèlement une augmentation des cellules apoptotiques en fonction de la dose. Nous avons observé dans les cellules apoptotiques une augmentation de la fluidité dans les régions. superficielles de. la membrane, qui pourrait être associée à la translation de la phosphatidylsérine de la couche interne à la couche externe de la membrane. Les modifications de fluidité membranaire après irradiation seraient liées à la perturbation de l'état cellulaire, et entre autre de l'apoptose radio-induite. En conclusion notre étude suggère 1’intérêt de la détermination de la fluidité membranaire comme bio-indicateur d'effets cellulaires.