Sujet_de_these_IIM - Laboratoire Collisions Agrégats Réactivité

SUJET DE THESE
« ETUDE EXPERIMENTALE DE L'INTERACTION D'IONS
ENERGETIQUES (2 A 150 KEV) AVEC DES MOLECULES D’INTERET
BIOLOGIQUE »
Laboratoire Collisions Agrégats et Réactivité (LCAR : www.lcar.ups-tlse.fr) , UMR 5589, Université Paul
Sabatier, 118 Route de Narbonne 31062 Toulouse Cedex.
Dans l’équipe : ‘Interactions Ions Matière’
Contacts : patrick.moretto[email protected].fr Tel :[phone]
L’ADN, constituant fondamental des cellules, est une molécule fortement radiosensible. Dés lors une irradiation
au sens large du terme (protons, photons, électrons …) peut engendrer des effets biologiques macroscopiques
importants pouvant aller jusque la mort cellulaire. Outre la dégradation des bases, l’irradiation peut « casser »
soit l’un des brins de l’ADN, soit les deux. Dans le premier cas la cellule peut se réparer (avec risque de
mutation et risque de cancer), dans le deuxième cas la mort de la cellule est plus ou moins inéluctable. Ainsi, si
les dommages cellulaires issus d’une irradiation sont bien connus et utilisés, par exemple pour le traitement des
cellules tumorales par radiothérapie, les mécanismes à l’échelle atomique et moléculaire restent peu connus.
Le sujet de thèse s’inscrit donc dans la thématique des ‘dommages induits par les radiations dans les systèmes
bio-moléculaires’ développée actuellement au LCAR. Il s’agira d’étudier et de comprendre les différentes
interactions, à l’échelle moléculaire, d’un rayonnement ionisant avec des molécules biologiques, telles que
l’ADN et ses constituants. Ainsi il s’agira de caractériser expérimentalement la réponse à l’irradiation de petites
biomolécules en phase gaz ou déposée sur des surfaces (bases de l’ADN et de l’ARN, nucléotides) mais aussi de
molécules dîtes radio sensibilisantes utilisées couramment dans les traitements anti-cancer (chimiothérapie) en
observant :
1) la fragmentation des molécules en différentes espèces chimiques (neutres, ions, radicaux), dont on fera
l’analyse quantitative (rapports de branchement, sections efficaces), mais aussi dynamique (énergie cinétique).
Ces petites molécules libérées dans l’ADN peuvent à leur tour interagir et provoquer des dégâts supplémentaires
2) l’émission d’électrons secondaires avec analyse en angle et en énergie (sections efficaces doublement
différentielles).
3) la désorption et les transferts de charges lors de la diffusion d’ions énergétiques sur des dépôts de molécules
biologiques sur différents substrats.
Ces études seront menées sur deux dispositifs expérimentaux :
-l’un en phase gaz par impact de proton à des énergies de collision voisines de 100keV, ce domaine
correspondant à la formation du pic de Bragg dans le milieu biologique, où le projectile dépose une dose
importante à une profondeur bien localisée, propriété largement exploitée en proton thérapie,
-l’autre en phase déposée sous ultravide par diffusion d’ions de nature différente (gaz rares, alcalins,
hydrogène ..) et d’énergie comprise entre 2 et 50 keV.
[1] Electron spectroscopy in proton collisions with dry gas phase uracil base, P.Moretto-Capelle and
A. Le Padellec, Phys.Rev.A 74 (2006) 062705