Etude in vitro de l'influence d'une irradiation par des particules alpha sur la transformation prénéoplasique des cellules épithéliales de trachée de rat

• Auteur / Autrice : Carole Kugel
• Direction : Francelyne Marano
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Radiobiologie - Radiotoxicologie
• Date : Soutenance en 2001
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Radiotoxicologie Expérimentale (Fontenay-aux-Roses, Hauts-de-Seine)
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté de médecine (Le Kremlin-Bicêtre, Val-de-Marne)
• Jury : Président / Présidente : Vincent Favaudon
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Vincent Favaudon, Jean-François Bernaudin, Boris Melloni, Jean-Marc Cosset, Roland Masse, Benoît Quesne
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-François Bernaudin, Boris Melloni

Mots clés

Mots clés contrôlés

États précancéreux

Particules alpha

Mort cellulaire

Cellules épithéliales

Mots clés libres

Transformation prénéoplasique

Létalité cellulaire

Haut tel

Résumé

La contamination interne par inhalation d'oxydes d'actinides constitue un risque sanitaire potentiel durant la fabrication des combustibles de l'industrie électronucléaire. Les particules sous forme d'aérosols peuvent induire le développement de pathologies pulmonaires, en particulier des cancers d'origine épithéliale. Leur toxicité peut être essentiellement due à l'irradiation par des rayonnements α. L'objectif de ce travail a été de contribuer à l'étude des effets des rayonnements ionisants de haut TEL sur l'apparition des phénomènes tumoraux précoces des cellules épithéliales, par une modélisation in vitro. Des cultures primaires de cellules épithéliales de trachée de rat ont été choisies afin de réaliser ces études. Les cellules de deux souches de rats, SD TR de la souche Sprague Dawley et WF TR d'une souche hybride Wistar Furth / Fischer F344, ont été comparées après irradiation dans une gamme de doses de 0 à 5 Gy. La mort reproductive des cellules, c'est-à-dire par sénescence, semble être la principale voie de létalité induite après irradiation α et γ. Les cellules WF TR, dont le volume nucléaire est supérieur à celui des cellules SD TR, présentent un taux de létalité induit par les particules α plus élevé. Ces cellules sont également plus sensibles aux variations de débit de dose et d'énergie des particules α. De même, le phénomène de transformation prénéoplasique apparaît dépendant des paramètres physiques de l'irradiation. Mais, il varie essentiellement selon la radiosensibilité des cellules en terme de létalité. Ainsi, les cellules WF TR, sensibles à l'irradiation α, présentent un taux de transformation plus faible que celui observé pour les cellules SD TR. La relation dose­effet pour la transformation des cellules SD TR est linéaire, puis infra-linéaire après irradiation a et linéaire, puis quadratique après irradiation γ. Les Efficacités Biologiques Relatives (EBR) des particules α en terme de létalité et de transformation prénéoplasique ont été évaluées à plusieurs niveaux de dose. L'EBR de létalité a une valeur constante, proche de 3, quelle que soit la dose. En revanche, l'EBR de transformation est proche de 10 pour les faibles doses (< 0,5 Gy), puis diminue lorsque la dose d'irradiation augmente pour atteindre une valeur proche de 1 pour 5 Gy. Cette évolution de l'EBR de transformation prénéoplasique in vitro en fonction de la dose d'irradiation est similaire à celle observée en cancérogenèse in vivo chez le rat après inhalation d'oxydes d'actinides. La prise et considération des caractéristiques physiques d'une irradiation, des propriétés intrinsèques des populations cellulaires exposées et d'un ciblage précis des effets biologiques à étudier devrait tendre vers une estimation plus précise du risque de transformation prénéoplasique in vitro et d'induction de cancers in vivo.

Intern contamination by actinide oxide inhalation is potentially one health hazard during the nuclear fuel fabrication process. The aerosol particles can induce pulmonary lesions, such as epithelial cancers in particular. Their toxicity is mainly due to radiotoxicity of α irradiation. The aim of this work was to contribute, by an in vitro model, to the study of the apparition of preneoplastic states on epithelial cells after high LET irradiation. Primary cultures of rat tracheal epithelial cells were used. Two rat strain cells, SD TR for Sprague Dawley rats and WF TR for Wistar Furth 1 Fischer F344 rats, were compared after exposure to a dose range from 0 to 5 Gy. Reproductive cell death, i. E. Senescent death, seems to be the main lethal way induced by α and y irradiations. The nuclear volume of WF TR cells are higher than that of SD TR ones, explaining the higher α radiation-induced lethality of these cens. These WF TR cell are also much sensitive to dose rate and a particles energy. In the same manner, preneoplastic transformation rate of the cells seems to depend on the physical parameters of irradiation. But, it mainly varies as a function of cell radiosensitivity that means cell death. In fact, the transformation rate of sensitive WF TR cells is lower than that of SD TR ones. In term of transformation for SD TR cell dose-effect relationship fits to a linear and infra linear function after a irradiation, whereas the curve fits to linear and quadratic function after y irradiation. The Relative Biological Efficiency (RBE) of particles for lethality and preneoplastic transformation were determined for several levels of dose. A constant value of about 3 was found for RBE of lethality whatever the α dose. By contrast, the RBE of transformation bas a value of about 10 up to 0. 5 Gy and gradually decreases at higher doses to reach a value of 1 at 5 Gy. Similar shapes of dose-effect relationship can be observed for malignant Jung tumour induction after inhalation of actinide oxide aerosols. Physical characteristics of irradiation, intrinsic cell population properties and different radio-induced effect might be taken into account to better estimate in vitro preneoplastic transformation and in vivo cancer induction.