Chapitre 2 - Outils et méthodes
2.5 Conclusions du chapitre
Dans ce chapitre 2, nous avons exposé les outils et méthodes utilisés tout au long de cette thèse. Dans un premier temps, l’application DnaFabric, de la librairie open-source SymVox, a été présentée. DnaFabric permet la génération des modèles géométriques de noyaux cellulaires avec une représentation multi-échelless de l’ADN allant de la paire de nucléotides au génome humain entier. Dans cette thèse, l’implémentation de nouveaux modèles représentant l’euchromatine a été effectuée dans DnaFabric. Ces modèles sont compatibles avec les modèles précédents d’hétérochromatine afin de modéliser de façon plus réaliste les noyaux cellulaires. En effet, il est reconnu dans la littérature que le niveau de compaction de la chromatine peut jouer un rôle quant à l’induction de dommages à l’ADN, à leur réparation mais également aux aberrations chromosomiques.
Ensuite, l’étude de la validité de la physique et de la chimie de Geant4-DNA a été exposée. La validité de la simulation de l’étape physique repose sur la comparaison des modèles implémentés dans Geant4 pour l’eau liquide avec des données expérimentales obtenues, le plus souvent, dans la vapeur d’eau ou des recommandations internationales pour l’eau liquide. La validité de la chimie, quant à elle, se base principalement sur la comparaison du rendement radiochimique G des espèces chimiques avec les données d’autres codes de simulation ou les rares données expérimentales. Globalement, les comparaisons des modèles physiques et chimiques de Geant4-DNA ont montré de bons accords avec les données disponibles.
Enfin, le fonctionnement de la chaîne de calcul basée sur Geant4-DNA a été présenté. Cette chaîne se compose de modules distincts permettant de pouvoir simuler les étapes physique, physico-chimique et chimique survenant après une irradiation. Notamment, dans ce travail de thèse, des modifications et des ajouts ont été effectués au niveau des réactions chimiques considérées entre l’ADN et les radicaux libres, afin d’obtenir une meilleure simulation de l’étape chimique et donc, du calcul des dommages indirects. Par ailleurs, une nouvelle méthode de calcul des dommages a été introduite permettant de calculer les dommages selon les approches employées par d’autres codes de calcul. Cette nouvelle méthode permet entre autres, de calculer les fragments d’ADN issus des différentes cassures de la double hélice et peut également servir de base pour le calcul des effets plus tardifs comme la réparation des DSBs en fonction du temps. Les configurations et les particularités des simulations effectuées lors de cette thèse ont également été introduites. C’est en particulier le cas des simulations traitant des photons, qui nécessitent une simulation en deux étapes (espace des phases) contrairement aux simulations des irradiations protons et alphas.
Il est à noter qu’une nouvelle application nommée dnadamage1, basée sur la chaîne de simulation et considérant la géométrie d’un « voxel droit » d’hétérochromatine de 40 nm (Cf. Section 2.1.2), a été délivrée à la collaboration Geant4 en Juin 2019. Cette application utilise la dernière version actuelle de Geant4 (version 10.5) et intègre donc les derniers modèles physiques et chimiques disponibles [INCERTI et al., 2018 ; SHIN et al., 2019] ainsi que l’évaluation des dommages en utilisant le nouveau standard proposé [SCHUEMANN et al., 2019].
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