Dommages à l'ADN

Dommages à l'ADN (Christoph Burgstedt, iStockphoto)

Effets du rayonnement sur les cellules et l’ADN

Parlons sciences
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Résumé

Ce document d’information explique les effets du rayonnement sur les cellules et l’ADN.

Qu’est-ce que le rayonnement ionisant?

Le rayonnement ionisant est un type de rayonnement capable de libérer les électrons d’un atome. La perte d’un électron charge, ou ionise, l’atome. Le rayonnement ionisant prend parfois la forme d’une onde, comme dans le cas des rayons gamma ou des rayons X. Il peut également prendre la forme de particules, comme les neutrons, ou les particules alpha et bêta.
Le rayonnement ionisant est présent partout autour de toi. Les matières radioactives existent sur Terre depuis toujours. Voici quelques sources naturelles de rayonnement ionisant :

  • l’espace (rayonnement cosmique);
  • le sol (rayonnement terrestre);
  • l’air;
  • l’eau;
  • les aliments;
Sources naturelles de rayonnement
Sources naturelles de rayonnement (© 2019 Parlons sciences).

Le savais-tu? 

Le sol, l’eau et l’air contiennent naturellement plus de 60 matières radioactives.

La technologie humaine génère également des rayonnements ionisants, comme dans le cas des rayons X et de la tomodensitométrie (TDM) utilisés en médecine.

Quels sont les effets du rayonnement ionisant sur les cellules?

Lorsqu’un rayonnement ionisant entre en contact avec une cellule, plusieurs résultats sont possibles

  1. Il peut passer directement à travers la cellule sans causer aucun dommage à l’ADN.
  2. Il peut endommager l’ADN de la cellule, qui se réparera spontanément.
  3. Il peut réduire la capacité de la cellule de répliquer l'ADN de façon appropriée.
  4. Il peut endommager gravement l’ADN au point de détruire la cellule. C’est ce qu’on appelle l’apoptose. La mort d’une cellule n’est pas préoccupante, puisque des millions de nos cellules sont détruites chaque jour. Toutefois, la destruction en même temps d’un trop grand nombre de cellules pourrait entraîner la mort de l’organisme.

Qu’est-ce que l’ADN?

Chacune de tes cellules contient de l’acide désoxyribonucléique (ADN). Cette importante molécule est semblable à un manuel d’instructions pour ton corps. Elle dit constamment à tes cellules ce qu’elles doivent faire, et comment procéder. Les cellules de chaque organisme vivant contiennent toutes de l’ADN. 

Une molécule d’ADN est structurée comme une échelle torsadée. Les longs montants sont composés de molécules de sucre et de phosphate. Ils constituent ce qu’on appelle le « squelette » d’une molécule d’ADN. Chaque barreau est constitué d’une combinaison de quatre bases de nucléotides, soit l’adénine, la guanine, la cytosine et la thymine. Chaque nucléotide est représenté par sa lettre initiale. Ainsi, « A » désigne l’adénine; « G », la guanine; « C », la cytosine; et « T », la thymine.

Structure de l’ADN
Structure de l’ADN illustrant le squelette sucre-phosphate et les bases de nucléotides (Parlons sciences, d’après un schéma de Dosto [CC BY-SA 3.0] extrait de Wikimedia Commons).

Le rayonnement ionisant peut influer sur l’ADN par une action directe ou indirecte.

Comment l’action directe influe-t-elle sur l’ADN?

Le rayonnement ionisant peut exercer une influence directe sur les atomes d’une molécule d’ADN, et ainsi empêcher les cellules de se reproduire. L’action directe est également susceptible d’endommager des structures cellulaires essentielles, et parfois, de provoquer l’apparition d’un cancer

Les particules alpha et bêta, de même que les rayons X, sont capables de modifier une molécule d’ADN de l’une des trois façons suivantes, en causant :
 

  1. un changement dans la structure chimique des bases;
  2. un bris du squelette sucre-phosphate;
  3. une rupture des liaisons hydrogène connectant les paires de bases.
Les effets directs du rayonnement ionisant comprennent notamment : 1) une modification de la structure chimique d’un nucléotide; 2) un bris du squelette sucre-phosphate; 3) une rupture des liaisons hydrogène entre les bases
Les effets directs du rayonnement ionisant comprennent notamment : 1) une modification de la structure chimique d’un nucléotide; 2) un bris du squelette sucre-phosphate; 3) une rupture des liaisons hydrogène entre les bases (Parlons sciences, d’après un schéma de Dosto [CC BY-SA 3.0] extrait de Wikimedia Commons).

L’action directe peut endommager l’ADN ou provoquer des mutations. Garde à l’esprit que ce sont deux choses différentes. 

Les lésions de l’ADN comportent des dommages physiques. Ceux-ci comprennent des modifications à la structure chimique de la molécule d’ADN (numéros 2 et 3 de la liste et sur le schéma). 


Les mutations de l’ADN mettent en cause des changements dans la séquence des paires de bases (numéro 1 de la liste et sur le schéma). Une lésion de l’ADN non réparée est susceptible de provoquer des mutations. Ces mutations empêcheraient notamment les gènes de produire les protéines appropriées, une conséquence très dommageable pour l’organisme. 
 

Comment l’action indirecte influe-t-elle sur l’ADN?

Le rayonnement ionisant peut également exercer une influence sur d’importantes molécules autres que l’ADN. Par exemple, il peut détruire les liaisons qui maintiennent les molécules d’eau ensemble, libérant ainsi des ions hydrogène (H+) et hydroxyle (HO-) que l’on désigne par le nom de radicaux libres

Schémas boules et tiges de l’eau, d’ions hydrogène et d’ions hydroxyle
Schémas boules et tiges de l’eau, d’ions hydrogène et d’ions hydroxyle (© 2019 Parlons sciences).

Les radicaux libres sont très réactifs. Autrement dit, ils se combinent facilement avec d’autres ions à l’intérieur des cellules. Par exemple, les ions hydroxyle (HO-) peuvent réagir avec des atomes hydrogène à l’intérieur d’une molécule d’ADN pour former du peroxyde d’hydrogène (H2O2). Cette réaction causerait les types de lésions de l’ADN dont il a été question plus haut. Aussi, les dommages occasionnés par les radicaux libres peuvent s’accumuler avec le temps. Les scientifiques pensent que ces lésions contribuent au vieillissement et à l’apparition de maladies comme le cancer, l’alzheimer et le parkinson.

À quel point les cellules sont-elles sensibles au rayonnement?

Certaines cellules, comme les cellules sanguines et les cellules reproductrices, se divisent plus souvent que d’autres. Ces types de cellules sont beaucoup plus sensibles au rayonnement. À titre d’exemple, les embryons contiennent un grand nombre de cellules à division rapide. Ils sont par conséquent très sensibles au rayonnement. C’est pourquoi les femmes enceintes doivent limiter leur exposition au rayonnement. Les cellules tumorales à croissance rapide sont également très sensibles au rayonnement, ce qui explique le recours à la radiothérapie comme traitement contre le cancer pour détruire les cellules cancéreuses. 

Le rayonnement ionisant est présent partout autour de toi. Il exerce une influence sur les cellules par l’action directe et indirecte, entraînant des lésions à l’ADN, de même que des mutations. Le rayonnement peut être particulièrement nocif pour les cellules à division très rapide. Par ailleurs, il produit parfois des résultats bénéfiques, comme lorsque les médecins l’utilisent pour combattre le cancer.

 

En savoir plus

Maladie radique - Merck -- Cette page et vidéo (1 min 31 s) offre une explication des mécanismes des symptômes causés par l’exposition aux radiations.

Comment naissent les mutations? D'où proviennent-elles? Simply Science -- Cette page et vidéo (1 min 19 s) explique comment se produisent les mutations lors de la reproduction cellulaire.

Portail d'apprentissage Commission canadienne de sûreté nucléaire -- Site d’information sur l’énergie nucléaire, son histoire et les mesures de sécurité reliées.

 

Références

Advisory Committee on Human Radioactive Experiments. (n.d.). How does radiation affect humans? Georgetown University.

Canadian Nuclear Safety Commission. (2015). Types and sources of radiation.

National Human Genome Research Institute. (2015). Deoxyribonucleic acid (DNA) fact sheet.

Non-Destructive Testing Resource Center. (n.d.). Cell radiosensitivity.