Effets h

1
Effets hématologiques etextra-hématologiques

• Notion de tissus compartimentaux et non
  compartimentaux

2
Rappels
3
LES MODES D'IRRADIATION
CONTAMINATION
CONTAMINATION
EXTERNE
EXTERNE
IRRADIATION
IRRADIATION
EXTERNE
EXTERNE
CONTAMINATION
CONTAMINATION
INTERNE
INTERNE
4
3 modes dexposition
IRRADIATION

a
EXTERNE
g
X,
, n
b
CONTAMINATION
a
EXTERNE
X,
g
b
a
CONTAMINATION
X,
INTERNE
g
b

COUCHE CORNEE
ORGANISME PROFOND
EPIDERME
COUCHE BASALE
5
DANGER RELATIF DES DIVERS RAYONNEMENTS SELON LES
MODALITES DIRRADIATION
6
EFFETS BIOLOGIQUES DES RAYONNEMENTS IONISANTS

• Effets des rayonnements ionisants sur
• LADN et la cellule

7
CHRONOLOGIE DES EFFETS BIOLOGIQUES DES
RAYONNEMENTS IONISANTS
IRRADIATION
0 10-15 s 10-5 s seconde minute jour, semaine
année descendance
Ionisations, excitations
Formation de radicaux, produits moléculaires
Atteinte des molécules vitales
Lésions de l'ADN
Mort cellulaire
Effets déterministes
Cancérisation
Mutations génétiques
8
Lésions initiales
Temps
Irradiation 10-15s radiolyse de
leau ionisation directe
10-6s
radicaux libres


LESIONS MOLECULAIRES ADN, PROTEINES, LIPIDES
9
LESIONS MOLECULAIRES AU NIVEAU DE LA CELLULE
LESIONS DU CYTOPLASME

• LESIONS DES PROTEINES
• LESIONS DE MITOCHONDRIES

LESIONS MEMBRANAIRES

• ATTEINTE DES ACIDES GRAS

• ALTERATIONS DES STRUCTURES
• LESIONS DES PROTEINES

• CONSEQUENCES

• DEGRADATION DES RECEPTEURS MEMBRANAIRES
• DEGRADATION DES SYSTEMES DE TRANSPORTS ET DES
  FLUX

• PHENOMENE INFLAMMATOIRE

LESIONS NUCLEAIRES

10
800 000 000 de Km dADN sont produits chaque jour
dans nos cellules.
Le métabolisme cellulaire produit des radicaux
libres à lorigine de lésions de lADN

• 30 000 cassures simple brin / jour / cellule
• 2 cassures double brin / jour /
  cellule
• 500 000 cassures double brin / seconde dans nos
  cellules

1 Gy provoque
1000 cassures simple brin / cellule 40
cassures double brin / cellule
11
EFFETS CHROMOSOMIQUES DES RAYONNEMENTS IONISANTS
12
LOIS DE BERGONIE ET TRIBONDEAU
" PLUS UNE CELLULE EST -
JEUNE, - PEU DIFFERENCIEE,
- A FORTE ACTIVITE DE
REPRODUCTION, PLUS ELLE EST RADIOSENSIBLE"
13
EFFETS SUR L'ORGANISME RADIOPATHOLOGIE
4 GRANDS TYPES D'OBSERVATIONS

• HIROSHIMA, NAGASAKI
• POPULATIONS PARTICULIERES
• ACCIDENTS
• EXPERIMENTATION ANIMALE

IRRADIATION
LESION ADN
REPARATION
REPARATION FIDELE
PAS D'EFFET
14
EFFETS OBLIGATOIRES OU DETERMINISTES OU NON
STOCHASTIQUES
MORT CELLULAIRE

• PAS DE SEUIL DE DOSE
• RECONNU

? SEUIL DE DOSE CONNU
? OBLIGATOIRES
? NON OBLIGATOIRES
? FREQUENCE PROPORTIONNELLE A LA DOSE

• EFFET PROPORTIONNEL A LA
• DOSE

? GRAVITE NON LIEE A LA DOSE

• GRAVITE LIEE A LA DOSE

? CARACTERISTIQUES
? NON CARACTERISTIQUES

• GENERALEMENT PRECOCES
• OU MOYEN TERME

? TARDIFS

• SYNDROME D'IRRADIATION
• GLOBALE AIGUE
• BRULURES RADIOLOGIQUES

• CANCERS
• EFFETS GENETIQUES

15
EFFETS BIOLOGIQUES DES RAYONNEMENTS IONISANTS

• Effets des rayonnements ionisants sur
• Les tissus

16
Organisation tissulaire

• Schématiquement
• Deux types dorganisation
• Tissus  compartimentaux 
• ( en anglais  HIERARCHICAL )
• Tissus  non-compartimentaux 
• ( en anglais  FLEXIBLE )

17
EFFETS BIOLOGIQUES DES RAYONNEMENTS IONISANTS

• TISSUS COMPARTIMENTAUX

18
Organisation tissulaire

• Tissus compartimentaux
• Plusieurs  compartiments 
• Cellules souches
• Compartiment de maturation
• Cellules différenciées

19
Organisation tissulaire

• Exemple de tissu compartimental
• La Moelle osseuse
• Trois  compartiments 
• Les cellules souches (moelle)
• Le compartiment de maturation (moelle)
• Les cellules différenciées (sang)

20
EFFETS AU NIVEAU TISSULAIRE
TISSUS COMPARTIMENTAUX
COMPARTIMENT SOUCHE Nombreuses mitoses Cellules
indifférenciées

• MOELLE OSSEUSE
• EPITHELIUMS (muqueuses)
• TISSU SEMINIFERE
• CRISTALLIN
• ...

21
Organisation tissulaire

• Tissus compartimentaux
• Si lon ne considère que la mort mitotique,
• Seules les cellules qui se divisent seront
  sensibles à laction des rayonnements ionisants,
  cest-à-dire
• Les cellules souches ( )
• (Les cellules du compartiment de maturation)

22
Organisation tissulaire

• Tissus compartimentaux
• Les cellules différenciées, qui ne se
  divisent plus,
• sont théoriquement - totalement
• radiorésistantes

23
Organisation tissulaire

• Tissus compartimentaux
• Si toutes les cellules souches sont détruites,
• Le délai dexpression du déficit fonctionnel
  de lorgane ou du tissu irradié dépend
  étroitement de la durée de vie des cellules
  différenciées

24
Organisation tissulaire

• Exemple de la moelle osseuse
• Neutropénie et thrombopénie sont observées après
  seulement quelques jours (correspondant à la
  durée de vie courte- des leucocytes et des
  plaquettes)
• En revanche, lanémie nest observée quaprès
  quelques semaines (la durée de vie des hématies
  étant de 120 jours)

25
EFFETS BIOLOGIQUES DES RAYONNEMENTS IONISANTS

• TISSUS NON COMPARTIMENTAUX

26
Organisation tissulaire

• Tissus non compartimentaux
• Comportement très différent
• Pas de cellules souches individualisées
• Chaque cellule de lorgane ou du tissu peut, si
  nécessaire, jouer ce rôle, pour remplacer une
  cellule mourant dans le voisinage

27
Organisation tissulaire

• Tissus non compartimentaux
• Si le tissu (ou lorgane) a été irradié, les
  cellules entrant en mitose pour remplacer les
  cellules mourant au terme normal de leur vie de
  cellules différenciées, meurent de mort
  mitotique
• Avec comme conséquence la diminution
  progressive du nombre de cellules nobles du tissu
  ou de lorgane en cause

28
Organisation tissulaire

• Cette diminution progressive peut être très
  longtemps tolérée par lorganisme ,
• Cependant , arrive un moment où le nombre de
  cellules atteint un seuil considéré comme
  non-tolérable
• Est alors envoyé un message (par Cytokines?)
  enjoignant à lensemble des cellules de lorgane
  de se diviser pour compenser le déficit
  (mécanisme de lhypertrophie compensatrice)

29
Organisation tissulaire

• Mais comme les cellules ont été préalablement
  irradiées, elles meurent alors toutes ensemble de
  mort mitotique, pouvant entraîner la disparition
  complète de lorgane ou du tissu plusieurs mois
  voire années après lirradiation ...
• Ce phénomène est décrit comme le phénomène d
  Avalanche

30
TISSUS NON COMPARTIMENTAUX (flexibles ou "non
hiérarchisés)
PAS DE COMPARTIMENT CELLULAIRE SPECIALISE DANS LA
REPRODUCTION
RENOUVELLEMENT A LA DEMANDE PAR MITOSE DE
CELLULES FONCTIONNELLES
LESION

• TISSUS A
• RENOUVELLEMENT LENT
• CELLULES A VIE LONGUE
• TAUX DE RENOUVELLEMENT FAIBLE
• FOIE,REIN...

31
TISSUS NON COMPARTIMENTAUX
LESION
STIMULATION
MITOSES
32
EFFETS BIOLOGIQUES DES RAYONNEMENTS IONISANTS

• Effets observés
• Effets déterministes

33
Effets Déterministes précoces et tardifs

• Très schématiquement
• Effets précoces avant 6 mois
• Effets tardifs après 6 mois

34
Effets précoces et tardifs

• Effets précoces
• Si lon exclue les effets précoces
  catastrophiques des irradiations accidentelles à
  très fortes doses,
• Les effets précoces sont liés pour lessentiel
  aux
• tissus compartimentaux avec cellules
  différenciées à durée de vie brève

35
Effets précoces et tardifs

• Exemples
• Moelle osseuse
• Épiderme, durée de vie des cellules différenciées
  (de la cellule souche au stratum corneum)
• 3 semaines
• Si destruction de toutes les cellules souches
  la mise à nu du derme ( épithélite exsudative )
  nest observée quau bout de 3 semaines

36
Effets précoces et tardifs

• Effets tardifs
• Physiopathologie beaucoup plus complexe, les
  effets sont liés
• En théorie, aux tissus compartimentaux avec durée
  de vie longue des cellules différenciées ( rare
  )
• Aux tissus non compartimentaux, presque toujours
  à rythme de prolifération lent

37
Effets précoces et tardifs

• Les effets tardifs peuvent être aussi liés
• Aux lésions tardives directement consécutives à
  des réactions précoces très sévères
• Au développement dune FIBROSE radio-induite plus
  ou moins sévère ( )

38
Organisation tissulaire

• Les effets varient également avec différents
  facteurs
• Le volume irradié
• Le fractionnement
• Létalement.

39
Effets déterministes tissus les plus sensibles

• Organes hématopoïétiques
• La peau
• Gonades
• Le tube digestif
• Le cristallin
• Le système nerveux central
• Tissus embryonnaires
• Lirradiation globale aiguë

40
EFFETS BIOLOGIQUES DES RAYONNEMENTS IONISANTS

• Organes hématopoïétiques

41
LES CELLULES DU SANG

• GLOBULES ROUGES (HEMATIES )
• GLOBULES BLANCS MONONUCLEAIRES
• GLOBULES BLANCS POLYNUCLEAIRES
• LYMPHOCYTES
• PLAQUETTES

42
Moelle osseuse

• Un modèle de
• Tissu compartimental
• A temps de doublement rapide
• Responsable deffets (très) précoces

43
Moelle osseuse

• Maturation et durée de vie des cellules
  différenciées
• Maturation Durée de vie
• 
  
• Lignée blanche 5-13 jours
  6-24 heures
• Lignée plaquettaire 4-10 jours
  8-9 jours
• Lignée rouge 4-7 jours
  120jours

44
Moelle osseuse

• La radiosensibilité particulière des cellules
  souches hématopoïétiques est connue depuis le
  début du XXème siècle
• Cette radiosensibilité est responsable (en
  labsence de traitement) de leffet létal des
  irradiations totales dépassant quelques Gy
• Avec une LD 50 (dose létale 50) denviron
  4-5 Gy

45
Moelle osseuse

• Si lirradiation (thérapeutique ou accidentelle)
  est localisée
• On considère quune dose de 15-20 Gy tue toutes
  les cellules souches dans le volume irradié
• Cependant, les zones de moelle osseuse non
  irradiée peuvent compenser le déficit
• Et ré-ensemencer les territoires irradiés

46
Moelle osseuse

• Les conséquences hématologiques sont donc
  directement proportionnelles au pourcentage de
  moelle osseuse
• Plus ce volume est important
• Plus laplasie sera sévère

47
Moelle osseuse

• Cependant le paramètre Volume dépend
  étroitement de lâge du patient
• La distribution de la moelle osseuse variant
  (beaucoup) selon lâge
• Chez le nourrisson et le jeune enfant
  pratiquement tous les os contiennent de la moelle
  osseuse
• Chez ladulte de 40 ans la moelle osseuse se
  concentre dans les vertèbres et les os plats
• - 50 dans le rachis lombaire et les os du
  pelvis
• - 30 dans les os du thorax (vertèbres et
  côtes)
• Chez le sujet âgé quasiment toute la moelle
  osseuse sest concentrée dans les os du bassin
• Si bien quune irradiation localisée du bassin
  est susceptible dentraîner une aplasie sévère
  chez un sujet âgé (ce qui est exceptionnel chez
  un adulte jeune)

48
Moelle osseuse

• Compte tenu de sa prolifération rapide, la moelle
  osseuse est très sensible à létalement de
  lirradiation
• A linverse , comme la plupart des tissus /
  organes responsables deffets précoces, la moelle
  osseuse est peu sensible au fractionnement

49
Plaquettes
1 Gy
Hématies
P. N. Neutro
Nombre d'éléments figurés dans le sang
(unités arbitraires)
Lymphocytes
0
10
20
30
60
40
50
Jours
50
Plaquettes
2 Gy
Hématies
Nombre d'éléments figurés dans le sang
(unités arbitraires)
P. N. Neutro
Lymphocytes
0
10
20
30
60
40
50
Jours
51
Plaquettes
3 Gy
Hématies
Nombre d'éléments figurés dans le sang
(unités arbitraires)
P. N. Neutro
Lymphocytes
0
10
20
30
60
40
50
Jours
52
EFFETS BIOLOGIQUES DES RAYONNEMENTS IONISANTS

• La peau

53
Peau

• Historiquement
• Premier organe pour lequel un effet biologique a
  été observé
• Médecins allemands
• Henri Becquerel
• Pierre Curie Marie Curie

54
Peau

• Trois couches
• Épiderme ( compartimental )
• Derme ( non compartimental )
• Hypoderme ( non compartimental )
• La peau peut présenter des complications
  précoces (aiguës) et/ou tardives (chroniques)

55
STRUCTURE DE LA PEAU
56
Peau

• Effets précoces ( aigus)
• Après une dose unique délivrée à haut débit
• 4-5 Gy Épilation simple et transitoire
• 6-12 Gy Érythème, puis pigmentation
• 12-15 Gy Épithélite sèche, avec érythème et
  desquamation
• 15-25 Gy Épithélite exsudative ( mise à nu du
  derme )
• gt 25 Gy Radionécrose

57
Peau

• Effets précoces ( aigus )
• Liés essentiellement à lépiderme
• Très sensibles à létalement
• Peu sensibles au fractionnement

58
Peau

• Effets tardifs (chroniques)
• Impliquent les trois couches cutanées (alors que
  les effets précoces impliquaient surtout
  lépiderme)
• Aspects cliniques très différents des réactions
  précoces
• Peu sensibles à létalement
• Très sensibles au fractionnement

59
Peau

• A noter
• Les effets tardifs ( chroniques ) peuvent
  survenir
• Soit après une irradiation aiguë (qui a pu être
  responsable de réactions précoces)
• Ou après une irradiation chronique à très bas
  débit de dose, qui na entraînée par elle-même
  aucune réaction cutanée (Cas des pionniers de la
  Radiologie )

60
Peau

• Effets tardifs (chroniques)
• Peuvent combiner de diverses façons
• Atrophie cutanée
• Fibrose ( sclérose ) cutanéo-sous-cutanée
• Hypo ou hyperpigmentation
• Télangiectasies
• Hyperkératose
• Modifications des phanères ( ongles, pilosité)

61
Peau

• Ces effets tardifs peuvent évoluer vers des
  complications plus ou moins sévères
• Gêne fonctionnelle
• Radionécrose tardive
• Cancers secondaires ( radio-induits)

62
EFFETS BIOLOGIQUES DES RAYONNEMENTS IONISANTS

• Gonades

63
Gonades

• Testicules
• Fonction de spermatogenèse
• oligospermie pour 0,5 Gy
• stérilité transitoire pour 2 Gy
• stérilité définitive pour 6 Gy
• Fonction hormonale très peu perturbée par les
  expositions
• Ovaires
• Fonction hormonale et émission d'ovules sont
  étroitement liées
• L'efficacité des expositions est en rapport
  direct avec l'âge
• ménopause pour 12 à 15 Gy chez une femme de 25
  ans
• ménopause pour 7 Gy chez une femme de 40 ans

64
EFFETS BIOLOGIQUES DES RAYONNEMENTS IONISANTS

• Tube digestif

65
Le tube digestif

• Un organe complexe comprenant
• Un tissus compartimental
• Un ( ou plusieurs ) tissus non compartimentaux
• Pourra présenter successivement des effets
  précoces et des effets tardifs
• Exemple le tube digestif

66
Le tube digestif

• Le tube digestif
• Un tissu compartimental la muqueuse,
  responsable deffets précoces
• ( diarrhée, douleurs abdominales )
• Plusieurs tissus non compartimentaux
  sous-muqueuse, musculeuse, séreuse, possiblement
  responsables deffets tardifs (sténose,
  occlusion, obstruction)

67
Tube digestif

• L'atteinte du tractus digestif par de fortes
  doses peut mettre en cause le pronostic vital.
• Pour des expositions uniques
• 1 à 2 Gy â nausées, vomissements tardifs
• 3 Gy â vomissements précoces
• 4 Gy â diarrhées
• 5 Gy â diarrhées sanglantes
• 6 Gy â perforations digestives

68
EFFETS BIOLOGIQUES DES RAYONNEMENTS IONISANTS

• Le cristallin

69
Le cristallin

• Les cristallins présentent une sensibilité très
  particulière à l'exposition aux rayonnements
  ionisants
• L'effet appartient à la catégorie déterministe,
  mais...
• il est tardif, et ...
• plus important pour des expositions aux neutrons
  que pour les autres rayonnements
• Le résultat est l'apparition d'une cataracte
• Seuil d'apparition
• 10 Gy pour les photons
• 5 à 8 Gy pour les neutrons

70
EFFETS BIOLOGIQUES DES RAYONNEMENTS IONISANTS

• Le système nerveux central

71
Le SNC

• Effets tardifs
• Lexemple du Système Nerveux Central
• Les neurones ne se divisent pas, donc sont
  résistants à la mort mitotique
• Mais on connaît des lésions tardives du SNC,
  parfois sévères

72
Le SNC

• En fait, ces lésions tardives du SNC sont liées
• Aux cellules gliales
• A lendothélium vasculaire
• Tous deux étant des tissus non compartimentaux
  à prolifération lente

73
EFFETS BIOLOGIQUES DES RAYONNEMENTS IONISANTS

• Le tissus embryonnaire

74
L EMBRYOGENESE
75
EFFETS SUR L EMBRYON

• L EMBRYOGENESE S ETEND DE LA FECONDATION A LA
  FIN DU
• DEUXIEME MOIS(FOETOGENESE, AU DELA)

• CORRESPOND A LA PERIODE DE
• DIFFERENCIATION DE CHACUN DES
• ORGANES

• PERIODE DE GRANDE SENSIBILITE A TOUS LES
  AGRESSIFS
  RADIATIONS IONISANTES, VIRUS, PARASITES,
  AGENTS
• CHIMIQUES...

• APPRECIATION DU RISQUE ET CONDUITE PRATIQUE
• EVITER LIRRADIATION DES FEMMES ENCEINTES
• DOSE INFERIEURE A 100 mSv RISQUE NEGLIGEABLE
• DOSE SUPERIEURE A 200 mSv INTERRUPTION DE
  GROSSESSE
  
• 
  CONSEILLEE
• DOSE DE 100 A 200 mSv ATTITUDE
  MODULEE

76
EFFETS BIOLOGIQUES DES RAYONNEMENTS IONISANTS

• Lirradiation globale aiguë

77
L'IRRADIATION GLOBALE AIGUE
SYNDROME NERVEUX CENTRAL
SYNDROME INTESTINAL
SYNDROME HEMATOPOIETIQUE
78
PHASE DE LATENCE
(Phase de rémission) APPARENTE ( pour D lt 10
Gy) DOSE AUGMENTE, PHASE ? PLUS
COURTE ? PLUS TARDIVE ?
MAUVAISE QUALITE
PHASE INITIALE

• SEUIL 0,7 GY
• SIGNES GENERAUX
• (neurovégétatifs, digestifs)
• DOSE AUGMENTE, PHASE
• ? PLUS PRECOCE
• ? PLUS FORTE
• ? PLUS LONGUE

PHENOMENES PEU PRECIS RESSEMBLANCE AVEC
PHENOMENES PSYCHOLOGIQUES
CEPENDANT
DOSIMETRIE CLINIQUE POSSIBLE
79
(No Transcript)
80
PHASE D'ETAT
81
EFFETS BIOLOGIQUES DES RAYONNEMENTS IONISANTS

• Conclusion

82
(No Transcript)
83
Tableau 6 des maladies professionnelles

• Anémie, leucopénie, thrombopénie ou syndrome
  hémorragique consécutif à une exposition
  aiguë.. 30 jours
• Anémie, leucopénie, thrombopénie ou syndrome
  hémorragique consécutif à une exposition
  chronique 1an
• Blépharite ou conjonctivite 7
  jours
• Kératite 1 an
• Cataracte 10 ans
• Radiodermites aiguës. 60
  jours
• Radiodermites chroniques 10
  ans
• Radio-épithélite aiguë des muqueuses
  .. 60 jours
• Radiolésions chroniques des muqueuses
  5 ans
• Radionécrose osseuse 30 ans
• Leucémies.. 30 ans
• Cancers bronco-pulmonaire primitif par
  inhalation 30 ans
• Sarcome osseux 50 ans