Radiosensibilité des cellules bronchopulmonaires après exposition au Radon ou après une irradiation gamma : identification et distribution des cellules cibles de la cancérogenèse pulmonaire chez le rat

par Fabrice Petitot

Thèse de doctorat en Radiobiologie

Sous la direction de Jean-François Bernaudin.

Soutenue en 2001

à Paris 11 , en partenariat avec Université de Paris-Sud. Faculté de médecine (Le Kremlin-Bicêtre, Val-de-Marne) (autre partenaire) .

Le président du jury était Jean-Marc Cosset.

Le jury était composé de Jean-Marc Cosset, André Aurengo, Georges Tymen, Roland Masse, Benoît Quesne, Sylvie Chevillard.

Les rapporteurs étaient André Aurengo, Georges Tymen.

mots clés

• Dosimétrie biologique
• Radon
• Contamination radioactive
• Dosimétrie
• Télomérase
• Poumon
• Émission de source de risque radioactif
• Irradiation corporelle totale
• Cellules épithéliales

Résumé

L'exposition au gaz radioactif naturel radon (Rn) et à ses produits de filiation radioactifs émetteurs alpha sont responsables d'environ 50% de l'irradiation reçue par la population. Il existe une relation entre la dose de Rn inhalée et l'effet cancérogène à la fois chez l'homme et chez le rat. Cependant, une étude expérimentale chez le rat, a montré une absence d'induction de cancer pour de très faibles débits de dose de Rn. Pour tenter d'expliquer cette absence d'effet cancérogène à long-terme du Rn, il était souhaitable d'étudier ses effets à court-terme. In vivo, ces derniers sont classiquement évalués en fonction de la dose distribuée dans l'organe cible, c'est a dire l'appareil respiratoire. Les techniques classiques de dosimétrie biologique, nous ont permis d'évaluer la dose reçue par le poumon. Cependant, 1'étude des effets précoces du Rn in vivo s'est avérée trop complexe, en première approche, pour déterminer précisément les mécanismes cellulaires mis en jeu. Nous avons donc développé un système d'irradiation cellulaire in vitro par le Rn. Nous avons montré en étudiant la survie, l'apoptose, le blocage du cycle cellulaire et la ploïdie que les cellules pulmonaires sont globalement résistantes à l'irradiation (alpha et gamma). Parmi les tests utilisés, la survie et le dénombrement des cellules tétraploïdes sont suffisamment sensibles pour être utilisés comme marqueurs de dosimétrie biologique. Nous avons développé parallèlement un modèle de transformation de cellules épithéliales pulmonaires de rat sur lequel nous avons réalisé une étude détaillée de la dynamique des télomères et de l'activité télomérase. Nous avons montré que chez que le rat, contrairement à ce qui est décrit chez l'homme, l'activation de la télomérase n'est pas nécessaire à la transformation cellulaire et à l'induction de tumeur sur souris nude.

Titre traduit

Radiosensitivity of bronchic and lung cells after Radon or gamma ray exposure : identification and distribution of rat lung target cells of carcinogenesis

Résumé

Exposure to the natural radioactive Radon gas (Rn) and to its alpha decay products are responsible for about 50% of public irradiation. A relationship between the dose of inhaled Rn and Jung tumor incidence has been described in man and rat. However, this relationship was no more observed at low doses and low dose rates in rat. To understand mechanisms explaining these observations, we have studied the short-term effects of Rn and its decay products on rat Jung epithelial cells either in vivo or in vitro. In vivo, short-term effects are usually evaluated as a function of dose distribution within the respiratory tract, which corresponds to the main target organ. Unfortunately, we found that classical biological techniques, used for in vitro dosimetry, are not sensitive enough to be applied to the Jung in vivo. Thus, we developed an original in vitro Rn irradiation system. We demonstrated by studying cell survival, apoptosis, cell cycle arrests and ploïdy that epithelial Jung cells are resistant to Rn and to gamma irradiation. Among the different techniques used in our study, cell survival and frequency of tetraploid cells are sensitive enough to constitute useful tools for biological dosimetry of irradiation. In parallel, we developed an in vitro mode! of rat epithelial Jung cell transformation. We were especially interested in studying cell transformation and in vitro ageing as function of the behavior of telomere length and telomerase activity. We demonstrated that telomerase re-expression is not required for rat cells transformation and tumor induction on nude mice, this re-expression being systematically observed in mouse and human models.