Radiobiologie

Qu’est-ce que la réponse adaptative ? Entre vrais effets et fausses interprétations

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Clément DEVIC et Nicolas Foray Le 17/09/18 à 15:00, mise à jour hier à 15:08 Lecture 14 min.

On parle d’une « réponse adaptative » de la part d'une cellule si l’effet biologique produit par deux expositions successives, une première dite "d'amorçage" et une seconde plus forte, est plus faible que l’effet produit par la deuxième exposition seule (photo d'illustration). © Benjamin Bassereau

Résumé

Au cours de nos lectures sur les effets des faibles doses de radiations, certains termes spécifiques comme « réponse adaptative » ou « hormesis » reviennent souvent mais sans jamais convaincre par leur définition et leur portée. Cet article fait le point sur le premier phénomène. Nous reviendrons sur le deuxième ultérieurement. La réponse adaptative décrit la réduction de l’effet biologique d’une forte dose de radiation par une dose plus faible dans un scénario d’exposition de type dRA + ΔtRA + DRA où dRA est la dose d’amorçage généralement comprise entre 0,001 et 0,5 Gy, ΔtRA est le temps entre les doses (généralement compris entre 2 heures et 24 heures) et DRA est la dose d’induction généralement comprise entre 0,1 et 5 Gy. Alors que ce scénario d’exposition est très rarement appliqué en clinique, la réponse adaptative a fait l’objet de nombreuses controverses, notamment sur l’hypothèse que des faibles doses de radiation pouvaient être bénéfiques. Nous montrons ici que la réponse adaptative ne peut être observée que sur des cellules radiosensibles et que le modèle de transit cytonucléaire de la protéine ATM permet pour la première fois de l’expliquer.

Introduction

Une dose de radiations ionisantes déclenche une cascade d’événements physiques, chimiques, biologiques et cliniques dont le déroulement va du nanomètre au mètre et de la femtoseconde à l’année. Probablement parce que les principes de la vaccination sont contemporains des premières descriptions des réponses radio-induites (Louis Pasteur est mort 3 mois seulement avant la découverte des rayons X), l’interprétation des phénomènes radio-induits a été souvent influencée par les lois de l’immunologie.

L’influence de l’immunologie

C’est le cas de l’hypothèse selon laquelle les effets délétères des radiations pourraient être réduits par un premier « stimulus », comme l’exposition à une faible dose de radiations. D’ailleurs, l’une des plus remarquables illustrations de cette influence de l’immunologie en radiobiologie est la notion de « radiovaccination » que Claudius Regaud a proposée avant 1914. Ce pionnier avait en effet observé que le fractionnement de la dose pendant plus de dix

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Auteurs

Clément DEVIC

Doctorant CIFRE - Fibermetrix

Unité INSERM UA8 « Radiations : Défense, Santé, Environnement »

Centre Léon-Bérard

Lyon

Nicolas Foray

Directeur de recherche INSERM

Unité INSERM UA8 « Radiations : Défense, Santé, Environnement »

Centre Léon-Bérard

Lyon

Bibliographie

  1. Nogier T., Regaud C., « Décroissance de la radiosensibilité des tumeurs malignes traitées par des doses successives et convenablement espacées des rayons X : auto-immunisation contre les rayons », Comptes-Rendus de l’académie des sciences, 1914, vol. 58, p. 1711-1714.
  2. Calabrese E. J., « Hormesis: a fundamental concept in biology », Microbial Cell, 2014, vol. 1 , n° 5, p. 145-149. DOI : 10.15698/mic2014.05.145.
  3. Calabrese E.J., Bachmann K.A., Bailer A.J. et al., « Biological stress response terminology : Integrating the concepts of adaptive response and preconditioning stress within a hormetic dose-response framework », Toxicology and Applied Pharmacology, 2007, vol. 222, n° 1,  p. 122-128. DOI : 10.1016/j.taap.2007.02.015.
  4. Devic C., Ferlazzo, M.L., Foray, N., « Influence of individual radiosensitivity on the adaptive response phenomenon: towards a mechanistic explanation based on the nucleo-shuttling of ATM protein », Dose-Response, sous presse.
  5. Southam C. M., Ehrlich J. « Effects of Extract of western red-cedar heartwood on certain wood-decaying fungi in culture », Phytopathology, 1943, vol. 33 p. 517-524.
  6. Olivieri G., Bodycote J., Wolff S., « Adaptive response of human lymphocytes to low concentrations of radioactive thymidine », Science, 1984, vol. 223, n° 4636, p. 594-597. DOI : 10.1126/science.6695170.
  7. Takahashi A., Su X., Suzuki H. et al., « P53-dependent adaptive responses in human cells exposed to space radiation », International Journal of Radiation Oncology Biology Physics, 2010, vol. 78, n°4, p. 1171-1176. DOI : 10.1016/j.ijrobp.2010.04.062.
  8. Devic C., Foray  N., Bourguignon M., « Pourquoi la dose biologique est-elle si différente de la dose physique ? », Docteur Imago, 2017, n° 3. https://docteurimago.fr/formation/dose-biologique-differente-de-dose-physique/.
  9. Foray N., Bourguignon M., Hamada N. « Individual response to ionizing radiation », Mutation Research / Reviews in Mutation Research, décembre 2016, vol. 770, partie B, p. 369-386. DOI: 10.1016/j.mrrev.2016.09.001.
  10. Granzotto A., Benadjaoud M. A., Vogin G., et al. « Influence of nucleoshuttling of the ATM protein in the healthy tissues response to radiation therapy: toward a molecular classification of human radiosensitivity », International Journal of Radiation Oncology Biology Physics, 2016, vol. 94, n° 3, p. 450-460. DOI : 10.1016/j.ijrobp.2015.11.013
  11. Bodgi L., Foray N., « The nucleo-shuttling of the ATM protein as a basis for a novel theory of radiation response: resolution of the linear-quadratic model », International Journal of Radiation Biology, 2016, vol. 92, n° 3, p. 117-131. DOI : 10.3109/09553002.2016.1135260.

Mots-clés

radioprotection radiobiologie

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