Quantification des dommages membranaires induits par les rayonnements ionisants

Lucie VINCENT-GENOD. Diplôme d’Etudes Approfondies de Radiobiologie, soutenu le 4 septembre 1997

Le rôle des systèmes membranaires dans la mort cellulaire radio-induite apparaît, de plus en plus importante et fait l'objet de nouvelles études ces dernières années. L'organisation spatiale et dynamique des composants membranaires intervient dans de nombreux processus cellulaires sous certaines conditions physiologiques. Une exposition aux rayonnements ionisants perturbe cette structure en induisant des altérations structurales et fonctionnelles de la membrane. Dans le cas des membranes plasmiques des modifications de la perméabilité aux ions, de l'activité de nombreux enzymes, des fonctions de nombreux récepteurs et notamment de la fluidité membranaire ont été rapportées par de nombreux auteurs.

Des méthodes biophysiques peuvent êtres mises à profit pour étudier et quantifier les altérations membranaires consécutifs à une exposition aux rayonnements ionisants. La technique de polarisation de fluorescence a déjà permis d'établir des relations effet-dose lors de l'irradiation de cellules in-vitro à des doses susceptibles d'être rencontrées lors d'un accident d'irradiation (Berroud et coll., 1996). Ces effets étaient perceptibles jusqu'à 24 heures après irradiation. Ces résultats expriment la possibilité de pouvoir utiliser les modifications de la fluidité membranaire comme bio-indicateur des effets des radiations. De plus, ces techniques biophysiques permettraient de compléter les estimations de dose actuellement réalisées grâce à la cytogénétique conventionnelle car elles ont l'avantage d'être rapides et précises. Elles seraient applicables à d'autres types cellulaires que les lymphocytes et pourraient donc permettre d'évaluer la dose reçue lors d'une irradiation hétérogène.

L'objectif de notre étude a été d'utiliser la technique de formation d'excimères intermoléculaires afin de déterminer des relations entre l'index de diffusion latéral d'une sonde fluorescente dans les membranes de cellules entières et la dose. Cette étude s'était basée sur les résultats obtenus par Yonei et Kölling qui ont montré une augmentation significative du rapport IE/IM pour de faibles doses après l’exposition aux rayonnements ionisants de membranes d'érythrocytes et de thymocytes, et non des cellules intactes. Cependant, aucune relation effet-dose n'a pu être établie suite à l'irradiation de cellules de lymphoblastes. A notre connaissance c'est la première fois qu'une telle étude a été réalisée sur des cellules entières. La méthode de formation d'excimères intermoléculaires ne semble donc pas assez sensible aux altérations membranaires radio-induites dans les cellules de lymphoblastes.

Il est important de souligner que la proportion des différents constituants de la membrane plasmique diffère selon le type et la fonction cellulaire et donc induire des comportements différents sous rayonnement ionisant. Les changements de fluidité radio-induite pourraient donc varier d'un type cellulaire à un autre. C'est pourquoi il serait judicieux avant de conclure que cette technique biophysique est incapable d'évaluer les modifications de la fluidité membranaire consécutives à une irradiation, de l'appliquer à d'autres types cellulaires tels que lymphocytes, fibroblastes, etc...

Par ailleurs, nous avons montré que le lavage cellulaire induisait des modifications dans la mesure de la diffusion latérale. D'autres techniques, telle que la cytométrie en flux, permet d'observer des suspensions cellulaires en s'affranchissant du milieu de suspension. Il serait donc intéressant de pouvoir étudier le mouvement de diffusion, latérale des sondes incorporées dans les membranes cellule par cellule.