Radiopathologie

La radiopathologie est l'étude de la manière dont les rayonnements ionisants endommagent les cellules et les tissus. Les rayonnements déposent de l'énergie qui brise directement l'ADN et génère des espèces réactives de l'oxygène, provoquant des lésions aiguës dans les tissus à division rapide et des modifications fibrotiques et vasculaires tardives dans ceux à renouvellement lent. Cette discipline établit un lien entre la dose, le débit de dose et le type de tissu, et les lésions aiguës et tardives caractéristiques.

Definition

Les lésions dues aux rayonnements sont des dommages cellulaires et tissulaires causés par les rayonnements ionisants, médiatisés par la rupture directe de l'ADN et par les espèces réactives de l'oxygène, produisant des réactions aiguës dose-dépendantes dans les tissus proliférants et des modifications fibrotiques, vasculaires et néoplasiques tardives au fil du temps.

Scope

Ce sujet couvre les bases physiques et biologiques des lésions dues aux rayonnements, le contraste entre les réactions tissulaires déterministes (à seuil de dose) et les effets cancérigènes stochastiques, les syndromes d'irradiation aiguë suite à une exposition corporelle totale importante, et les effets tardifs de l'irradiation tels que la fibrose et les dommages vasculaires. Il s'agit d'un exposé de référence sur les mécanismes et la pathologie, et non d'un guide clinique pour la planification de la radiothérapie ou le traitement des victimes d'irradiation.

Core questions

• Comment les rayonnements ionisants endommagent-ils l'ADN directement et indirectement par l'intermédiaire des espèces réactives de l'oxygène ?
• Pourquoi les tissus à division rapide sont-ils les plus vulnérables aux lésions aiguës dues aux rayonnements ?
• Qu'est-ce qui distingue les réactions tissulaires déterministes des effets stochastiques (cancérigènes) ?
• Comment les effets tardifs tels que la fibrose et les lésions vasculaires se développent-ils après l'irradiation ?

Key concepts

• Rayonnements ionisants
• Dommages directs et indirects (par radicaux libres) à l'ADN
• Effets déterministes versus stochastiques
• Dépendance à la dose et au débit de dose
• Syndrome d'irradiation aiguë
• Fibrose tardive et lésions vasculaires
• Radiocancérogenèse

Mechanisms

Les rayonnements ionisants endommagent les cellules en déposant de l'énergie qui brise directement les brins d'ADN et, indirectement, en ionisant l'eau pour produire des espèces réactives de l'oxygène qui endommagent l'ADN, les lipides et les protéines (Citrin & Mitchell, 2017). Les cellules présentant des cassures double brin non réparées meurent, souvent lors de la mitose ; ainsi, les tissus à fort renouvellement prolifératif — moelle osseuse, épithélium gastro-intestinal et gonades — présentent les lésions les plus précoces, dose-dépendantes (déterministes), qui sont à l'origine des syndromes d'irradiation aiguë observés après de fortes expositions corporelles totales (Waselenko et al., 2004). Les cellules survivantes peuvent porter des mutations, donnant lieu au fil des ans à des effets stochastiques, principalement le cancer. Les lésions tardives des tissus normaux — fibrose, atrophie parenchymateuse et dommages vasculaires — reflètent un processus chronique et auto-entretenu de stress oxydatif, d'inflammation et de signalisation altérée dans les tissus à renouvellement lent, plutôt qu'une simple destruction cellulaire aiguë (Citrin & Mitchell, 2017 ; Hall & Giaccia, 2018).

Clinical relevance

La radiopathologie explique à la fois l'effet thérapeutique de la radiothérapie sur les tumeurs et ses lésions indésirables sur les tissus normaux, ainsi que les conséquences d'une exposition accidentelle ou environnementale aux rayonnements. C'est un cadre de référence pour comprendre les lésions aiguës et tardives et la radiocancérogenèse ; elle ne fournit pas de posologie de radiothérapie ni de gestion clinique des individus exposés, qui nécessitent une évaluation spécialisée.

Epidemiology

La connaissance des effets des rayonnements chez l'homme provient en grande partie d'études à long terme sur les survivants des bombes atomiques, les populations exposées médicalement et professionnellement, et les accidents radiologiques, qui ont collectivement établi les risques dose-dépendants de lésions tissulaires déterministes et de cancer stochastique (Hall & Giaccia, 2018 ; Kumar, Abbas, & Aster, 2021).

History

Les effets biologiques des rayonnements ont été reconnus peu après la découverte des rayons X et de la radioactivité à la fin du XIXe siècle, lorsque les premiers travailleurs ont subi des lésions cutanées et, plus tard, des cancers. La radiobiologie du XXe siècle a clarifié les rôles des dommages à l'ADN, de la dose, du débit de dose et de la prolifération tissulaire, et l'étude des survivants des bombes atomiques et des accidents radiologiques a défini les syndromes aigus et le risque cancérigène à long terme qui encadrent le domaine aujourd'hui (Hall & Giaccia, 2018 ; Waselenko et al., 2004).

Debates

Comment modéliser le risque lié aux rayonnements à faible dose ?

La question de savoir si le risque de cancer à faible dose suit une relation linéaire sans seuil extrapolée à partir de données à forte dose, ou si des seuils ou d'autres réponses s'appliquent, reste débattue et influence l'interprétation des expositions environnementales et médicales aux rayonnements.

Seminal works

• citrin-2017
• waselenko-2004
• hall-giaccia-2018

Frequently asked questions

Pourquoi les rayonnements endommagent-ils certains tissus plus que d'autres ?

Les tissus qui se divisent rapidement — tels que la moelle osseuse et la muqueuse intestinale — sont les plus sensibles aux lésions aiguës dues aux rayonnements, car les cellules endommagées par les rayonnements ont tendance à mourir lorsqu'elles tentent de se diviser, tandis que les tissus à renouvellement lent présentent plutôt des modifications fibrotiques et vasculaires tardives.

Quelle est la différence entre les effets déterministes et stochastiques des rayonnements ?

Les effets déterministes, comme les lésions tissulaires aiguës, surviennent au-delà d'un seuil de dose et s'aggravent avec la dose ; les effets stochastiques, principalement le cancer, peuvent en principe résulter de mutations après n'importe quelle dose, la probabilité plutôt que la gravité augmentant avec l'augmentation de la dose.