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Nouvelle scientifique
Le 5 mars 2018
Des diamants pour étudier l’impact des rayonnements sur le vivant
L’équipe "Interaction Rayonnements Ionisants et Biologie" du Centre d’Etude Nucléaires de Bordeaux-Gradignan (CENBG,CNRS/Université de Bordeaux) associée au laboratoire "Capteurs Diamants" du CEA-LIST a mis au point un détecteur de particules ultra-mince dédié à la micro-irradiation cellulaire par faisceaux de particules chargées. Il devient ainsi possible d'étudier la réponse induite par les rayonnements ionisants à l'échelle de la cellule unique, en particulier lorsque les dommages sont générés par des protons. Ces résultats sont parus dans la revue Applied Physics Letters en décembre 2017.
L’étude de l’impact des rayonnements ionisants sur le vivant passe par l’irradiation contrôlée de cellules in vitro en laboratoire. Parmi les outils d’irradiation disponibles, les microfaisceaux d’ions permettent de cibler un compartiment spécifique d’une cellule vivante et d’y délivrer une dose de rayonnements parfaitement contrôlée. L’insertion sur un microfaisceau de particules chargées d’un détecteur mince en transmission1 permet de suivre l’intensité avec une grande précision et ainsi d’atteindre le cas extrême d’une particule par cellule, tout en préservant une précision de tir de l’ordre du micromètre2.
Design du détecteur diamant : (a) Schéma de principe (b) vue éclatée du circuit imprimé. (c) Photographie de la membrane en diamant (d) vue rapprochée de la zone amincie du détecteur © DR
Le détecteur développé dans cette étude a été réalisé en amincissant un diamant monocristallin à 2 µm d’épaisseur. Celui-ci, recouvert d’électrode transparentes, génère une impulsion électrique pour chaque proton le traversant tout en permettant l’observation des échantillons biologiques par microscopie optique. Il s’agit du premier détecteur mince en transmission permettant le comptage de protons de quelques MeV avec une efficacité supérieure à 98%. Celui-ci est maintenant utilisé en routine sur la plateforme AIFIRA (Applications Interdisciplinaires des Faisceaux d’Ions en Région Aquitaine) du CENBG.
Noyaux cellulaires montrant une accumulation de la protéine XRCC1 aux endroits où le microfaisceau de protons a endommagé l’ADN. L’irradiation a été réalisée selon un réseau régulier de points espacés de 5 µm. Exactement 100 protons ont été délivrés à chaque position. Échelle : 10 µm © DR
Grâce à ce nouveau type de détecteur, de nouvelles études sur les effets des irradiations sur le vivant sont possibles. Cela concernent par exemple la cinétique des protéines impliquées dans la réparation des dommages ADN radio-induits et l’étude des faibles doses de rayonnements sur des organismes multicellulaires.
Notes
- 1) Un détecteur en transmission est traversé par les particules chargées et est suffisamment mince pour ne pas perturber significativement leur trajectoire.
- 2) Chaque particule traversant le détecteur génère une impulsion électrique. Le comptage de ces impulsions permet de mesurer précisément le nombre de particules délivrées par cellule.
Contacts chercheurs
- Philippe BARBERET du CENBG
- Michal Pomorski du CEA
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