-DORIAN-BENJAMIN-MAXIME-
Travaux pratiques encadrés
Rappel sur l'ADN
Un gène est une portion d'ADN, concrètement un gène est une longue séquence de A, C, G et T dans l'ADN. Une partie de cette longue séquence contient les "plans de construction" d'une protéine en langage génétique, ce sont les protéines qui font l’essentiel du travail dans l'organisme et les gènes permettent leur reproduction de génération en génération. (Chaque combinaison de trois lettres génétiques correspond à un acide aminé particulier, qui sont aux nombre de 20, dont sont faites les protéines.)
Il peut arriver qu'une erreur se produise dans les séquences de nucléotide codant un gene , on parle alors de mutation.
Une mutation est simplement une modification accidentelle dans l'ADN. Cela peut être une lettre remplacée par une autre (un A par un G) ou même un long morceau d'ADN qui se voit sectionné, déplacé et collé à un autre.Toutes sortes de phénomènes peuvent provoquer des mutations. Les radiations ionisantes n’en sont qu’un exemple.Beaucoup de mutations n'ont aucun effet sur l'organisme. Même si une mutation tuait une cellule, celle ci serait rapidement remplacée par une cellule neuve. Parfois une accumulation de mutations peut amener une cellule à se multiplier de façon anarchique : c'est un cancer.
Les cancers sont les resusltats d'une mutation d'un gene issu d'une erreure dans la sequence de nucléotide de ce dernier, la cellule comportant la mutation se repend grace par mitose incontrolé (Mitose = division cellulaire), car cette erreure n'a pas été corrigés par des enzyme prévue a cette effet (leurs role est de repérer les erreurs et de les corriger), les cellules cancéreuses se divisent donc en échappant a tout controle de l'organisme .
Un cancer qui se developpe dans une region precise d'un etre vivant peut se propager dans une autre region, on parle alors de métastase d'un cancer, par exemple un cancer du sein chez l'etre humains peut métastaser dans une autre partie du corps humain (les organes internes).
La particularité des cellule cancéreuse est leur "immortaliter", cette immortalité est du au maintient de la longueure des télomères (les télomères correspondent aux extrémités des chromosomes, voir schémas) grace a une enzyme lors de la mitose de la cellule cancéreuse. Contrairement aux cellules saines les télomères des cellule cancéreuse ne retréssicent pas a chaque division cellule. Dans une cellule normal quand les télomère deviennent trop court la cellule ne se replique plus et se de manière définitive et irréversible en entrant en Sénescence (procécuse de vieillisement biologique, les fonctions vitales se dégradent et menent a la mort céllulaire). Du fait que les cellules cancéreuse se replique de maniere incontrollé et sans mourrir elles finissent par former un amas céllule corrompue appelé tumeur.
Quels sont les effets nefastes de la radioactivité ?
Les fortes doses de radiations provoquent des lésions caractéristiques. Des doses de plus de 50 grays endommagent gravement le système vasculaire provoquant des oeudèmes cérébraux qui se traduisent par un état de choc et des perturbations neurologiques. La mort survient en 48 heures.
Des doses de 10 grays à 40 grays provoquent des troubles vasculaires moins graves. La mort survient en une dizaine de jours à cause du déséquilibre affectant la moelle osseuse, par effondrement des défenses immunitaires.
Des doses de 5 à 15 grays entraînent la destruction de la moelle osseuse provoquant des infections et des hémorragies. La mort peut survenir 4 à 5 semaines après l’exposition.
A l’heure actuelle seuls les effets à faible dose peuvent être traités efficacement. En l’absence de traitement, la moitié des personnes ayant reçu de 3 à 5 grays sont condamnées.
Tout être vivant est constitué d'une molecule commune à tout organisme vivant : l'ADN (Acide Désoxyribo Nucléique), cette molécule est contitué de nucléotides, chaque nucléotide contient un acide phosphorique liée avec un sucre (le désoyribos) qui est lui meme associé a une base azotée.
il existe 4 nucleotides differents et par conséquent 4 bases azotées:
- Adénine
- Guanine
- Cytosine
- Thymine
Ces nucléotide sont associés en brin par complémentarité, A-T et G-C
Comme nous le montre le schéma ci contre, l'ADN est formé de deux brins liés entre eux par des liaisons faible (liaison hydrogène) en raison de la complémentarité des nucléotides, la sequence en nucléotide d'un brin s'oppose a celle de l'autre au sein de la molécule d'ADN.
L'ADN est présent dans toutes les cellules d'un organisme vivant et plus précisément dans les chromosomes situés dans le noyau, une portion de ce chromosome, et donc par meme extention une portion de la sequence d'ADN, correspond a un gène.
Le développement du cancer
L’événement initiateur du cancer se produit au niveau de l’ADN. la molécule d’ADN peut subir différents types de dommages et se casser en un ou plusieurs endroits. Des mécanismes enzymatiques de réparation sont alors capables de rétablir l’intégrité de la molécule. Leur efficacité dépend de la densité des lésions ainsi que de leur nature. Un contrôle cellulaire permet d’augmenter le nombre d’enzymes de réparation mais aussi de la durée de leur intervention. Il agit par l’induction de gènes de réparation et l’arrêt du cycle de division cellulaire. Récemment, un autre mécanisme a été mis en évidence : la cellule fortement lésée peut provoquer sa propre mort en activant des gènes suicides. C’est la mort programmée ou apoptose. Si la liaison a échappé à tous ces mécanismes, elle conduit à une mutation irréversible qui est fixée dans le génome, après division de la cellule touchée. D’autres facteurs (génétiques, environnementaux) favorisent la multiplication des cellules mutées et l’acquisition de nouvelles mutations menant au cancer.
La capacité de division de la cellule mutée dépend de la nature du tissu. Le tissu à l’origine des cellules sanguines est constitué de cellules qui se multiplient en permanence. Si la cellule souche de l’ensemble de ce tissu est touchée, le clone peut mener à une leucémie aiguë, dit leucémie aiguë lymphoïde. Les leucémies apparaissent parfois assez tôt, dès 2 ans après l’irradiation.
Les effets héréditaires, quelle qu'en soit l'origine, sont dus à une mutation dans une cellule reproductrice (cellules germinales), ovule chez la femme et spermatozoïdes de chez l'homme, suivi de la formation d'un oeuf fécondé donnant naissance à un enfant porteur de la mutation. Parmi les mutations créées par les rayonnements, même lorsqu'un seul géniteur est atteint, tandis que d'autres peuvent affecter des caractères (genes récessifs), qui ne s'expriment que lorsqu'ils se trouvent en double dans la cellule de l'embryon. Autrement dit, les chromosomes étant par paires, dont l'un des éléments provient de la mère et l'autre du père, il faut qu'il y ait réunion de deux mutations portant sur des caractères se correspondant pour que l'anomalie devienne visible. Une cellule mutée a une faible probabilité d'être fécondée. Par ailleurs, la viabilité de l'embryon est soumise naturellement à une forte sélection. Les effets de la radioactivité sont donc très variés et pour certains, irréversibles.
Cependant, que ce soit une simple brûlure de la peau due à la destruction de certaines cellules à un cancer du poumon ou de la thyroïde, tous ces effets demandent une absorption extrêmement importante de radiation.
Les effets à court terme
La mort des cellules de la peau provoquent des brûlures radiologiques avec perte de cheveux et de poils. Les premiers signes sont constatés dès que la dose dépasse 5 grays. Le pronostic dépendra comme pour toute brûlure de la profondeur et de l’étendue. Autour de 20 grays, on observe des desquamations humides (affection de la peau avec apparition de vésicules) et arrivé à 50 grays on observe des nécroses.
L’atteinte des cellules du sang conduit à l’aplasie médullaire, qui correspond à la destruction des éléments figurés du sang (globules blancs, globules rouges et plaquettes). Les premiers signes sont notés au-delà de 1 gray.
L’atteinte des cellules de l’intestin entraîne une forte diarrhée avec déshydratation au-delà de 7 grays. Lorsqu’une quantité importante d’iode radioactif est incorporée dans l’organisme, l’iode se fixe préférentiellement dans les cellules thyroïdiennes.
Les effets à long terme
Les conséquences des mutations de l’ADN conduisent parfois au développement d’un cancer. Cet effet apparaît plusieurs années à dizaines d’années après l’irradiation et le cancer se développe chez un certain nombre de personnes dans une population irradiée. Cet effet survien de manière aléatoire. La gravité n’est pas fonction de la dose, seule leur fréquence en dépend. Ils peuvent être observés à dose très faible. Pourtant, chez l’homme, un excès de cancer n’a été constaté selon les sources qu’à des doses supérieures à 0,05 ou 0,2 Gy, le temps l'exposition aux radiations augmente les risque de developper un cancer.
Le cas de la Thyroide
La fonction thyroïdienne, importante à tout âge, est encore plus sollicitée chez l’enfant que chez l’adulte. L’incorporation d’iode radioactif chez l’enfant conduit à une plus grande probabilité de former des cellules cencéreuses.
La thyroïde est une petite glande de 6 cm, située à la base du cou, en avant de la trachée, située sous la peau et les muscles du cou. La thyroïde est une glande qui sécrète des hormones, T3 et T4 qui agissent sur l'ensemble de notre corps et nécessaires au bon fonctionnement de l'organisme. Ces hormones sont synthétisées à partir de l'iode provenant de l' alimentation et régulent des fonctions importantes de l'organisme. Elles agissent sur de nombreuses fonctions: régulation de la température du corps, du rythme cardiaque, du système nerveux, du tube digestif, de l'appareil génital mais également sur la peau, les cheveux et les ongles.
L'iode radioactif peut être libéré massivement lors d'un accident nucléaire et être inhalé ou ingéré par les personnes qui y sont exposées.
Lorsqu’une quantité importante d’iode radioactif est incorporée dans l’organisme, L'iode radioactif passe dans le sang et se fixé sur la thyroïde, organe cible de l'iode qui risque de causer un cancer de la thyroïde, en particulier chez les enfants, l’iode se fixant préférentiellement dans les cellules thyroïdiennes la mort de ces cellules diminue la capacité de fonctionnement de la glande et se traduit par une hypothyroïdie. La dose responsable d’une hypothyroïdie est liée au fonctionnement de la thyroïde, la dose seuil est d’environ 10 Gy, ces effets sont réversibles s’il reste suffisamment de cellules pour reconstituer le tissu. Des traitements appropriés favorisent cette régénération.
Les effets tardifs surviennent plusieurs années à dizaines d’années après l’irradiation de tissus se renouvelant plus lentement. Le tissu conjonctif qui forme la structure des organes et leur apporte les vaisseaux sanguins et les nerfs est remplacé par un tissu très dense, rigide, qui n’assure plus sa fonction de nutrition. La fibrose radio-induite peut atteindre tous les organes : peau, poumons, etc. Les premiers signes sont observés au-delà de 12 Gy.
Ils peuvent avoir deux types d’effets : des effets à court terme et systématiques à partir d’une certaine dose, qui résultent toujours d’un accident (on parle d'effets déterministes), ou des effets à plus long terme et non systématiques, comme le risque de cancer (on parle alors d'effets aléatoires).