Courbes de survie avec les particules de haut T.E.L

Trypsination et réensemencement pour l’établissement des colonies Immédiatement après

l’irradiation les cellules sont trypsinées à nouveau. Elles sont réensemencées aux concentrations données dans les tableaux suivants. Pour chaque boite irradiée, 3 boites de 25 cm2 sont ensemencées.

Tab.7.2 –Ensemencement des cellules SCC61 et SQ20B, en fonction de la dose.. Cas de la méthode de double trypsination utilisée au GSI en novembre 2004

DOSE (Gy) Nombre de cellules SQ20B/boite de 25cm2 Nombre de cellules SCC61/boite de 25cm2

0 150 200 0,5 150 200 1 150 250 2 200 500 3 300 1000 4 450 4000 5 1000 7000 6 2000

-Coloration des cellules Après réensemencement, les cellules sont placées à 37˚C pendant 10 jours. Les cellules sont lavées 2 fois avec 2 ml de PBS, fixées avec 2 ml d’éthanol avant d’être colorées pendant 30 minutes avec 2 ml de Colorant Cristal Violet. Dans chaque boite, les colonies contenant plus de 50 cellules sont comptées.

7.6 Courbes de survie avec les particules de haut T.E.L.

7.6.1 Le GANIL

Le plan du GANIL est représenté sur la figure 7.5. Les faisceaux d’ions multichargés sont produits dans les injecteurs C01 ou C02, équipés de sources ECR (Electron Cyclotron Resonnance), à partir de cibles gazeuses ou solides. Ils sont envoyés dans le premier Cyclotron à Secteur Séparés CSS1, qui accélère les ions à une énergie de l’ordre de 10 MeV/u. L’éplucheur a pour effet d’augmenter la charge des ions, comprise alors entre Q et Q+n, n variant de 1 à 3. Les ions de charges Q, envoyés dans l’aire expérimentale D1, sont des ions dits de moyenne énergie. Ceux de charges Q+n sont dirigés vers le deuxième Cyclotron à Secteurs Séparés, CSS2, leur énergie spécifique à la sortie de CSS2 est de l’ordre de plusieurs dizaines de MeV/u. Le faisceau est alors analysé dans le spectromètre alpha de haute résolution puis dirigé vers les salles d’expériences. Par ce dispositif le GANIL produit des faisceaux d’ions allant du carbone à

l’uranium, d’énergie pouvant atteindre 90 MeV/u pour le carbone et 24 MeV/u pour l’uranium, leur flux variant de 108et 1013ions/s/cm2.

Fig. 7.5 –Le Grand Accélérateur National d’Ions Lourds implanté à Caen.

Aire expérimentale D1

Dans la salle D1, où nous avons effectué notre première irradiation (figure 7.6), se trouvent trois lignes d’irradiations. Deux d’entre elles utilisent le faisceau d’ions de moyenne énergie qui sort de CSS1. Il s’agit de la ligne IraSME (Irradiation en Sortie Moyenne Energie) destinée aux expériences de matière condensée et de la ligne dite de physique atomique. La troisième ligne, sur laquelle se sont déroulées nos expériences, est issue du spectromètre alpha et délivre des ions de hautes énergie. Un dispositif IRABAT permet de réaliser des irradiations à basse température.

7.6 Courbes de survie avec les particules de haut T.E.L. 175

Fig.7.6 –L’aire d’expérience D1 du GANIL.

Les dispositifs de la ligne de faisceau qui intéressent nos expériences, sur la ligne IRABAT, sont représentés schématiquement par la figure 7.7. Le faisceau d’ions, sortie de CSS1, passe par des dipôles de balayage qui permettent d’irradier une surface de 3,5 cm × 3,5 cm. Les dimensions du champ d’irradiation sont définis grâce aux fentes et le profil d’intensité du faisceau peut être analysé par la sonde de profil, constituée de deux réseaux perpendiculaires de fils conducteurs. A 45 degré dans le faisceau se trouve le détecteur que nous appelerons Kalpha. Il s’agit d’une feuille de zirconium d’épaisseur 2,5 µm ou 25 µm), placée dans le faisceau d’irradiation. L’émission photonique secondaire de cette feuille (raie Kalpha

du zirconium) est détectée à l’aide d’un photomultiplicateur. La réponse du détecteur Kalphaest calibrée par l’irradiation de feuilles de CR 39 dont le développement et la lecture donne la fluence d’ions. Une fois le détecteur Kalpha étalonné, il peut assurer le monitorage de la dose déposée, en terme de nombre d’ions délivrés. Cette ligne haute énergie de la salle D1 est également dotée d’un passeur automatique d’échantillons spécialement développé pour les expériences de biologie.

Fig.7.7 – Dipositifs de dosimétrie. Eléments de la ligne de faisceau lors de l’expérience en salle D1

Aire expérimentale G4

L’aire expérimentale G4 est également dotée d’une ligne haute énergie. La particularité de la ligne est la dimension du champ d’irradiation qui peut atteindre 4 cm × 40 cm. La figure 7.8 représente schématiquement notre dispositif de dosimétrie placé à la sortie de la ligne G4. Nous disposons également sur cette ligne d’un profileur à gaz qui permet le contrôle du profil Y du faisceau en temps réel. La figure 7.9 présente l’exemple d’un profil obtenu lors des expériences. Par contre aucun dispositif en ligne ne permet le contrôle ou le monitorage de la dose déposée. Pour assurer la mise en place précise de nos échantillons nous avons réalisé un porte échantillon ajustable en hauteur pour que nos échantillons soient entièrement couverts par le faisceau.

Fig.7.8 –Dipositifs de dosimétrie. Eléments mis en place à la sortie de la ligne de faisceau lors de l’expérience réalisée en salle G4

7.6.2 Contrôles dosimétriques

Comme nous l’avons précisé précédemment (voir paragraphe 2.1 p. 35), le contrôle de la dose déposée sur les échantillons et de son uniformité est crucial pour nos expériences.

7.6 Courbes de survie avec les particules de haut T.E.L. 177

Fig. 7.9 –Profileur à gaz. Il permet de contrôler le profil Y du faisceau en salle G4

aux échantillons. La mesure de la dose absolue a été réalisée à l’aide de chambres d’ionisations étalonnées et de CR 39. Le contrôle de l’homogénéité a été assuré par des films radiographiques. Aucun contrôle de dosimétrie n’a été effectué pour les expériences du GSI.

7.6.3 Protocole de mesure des survies

Préparation et comptage des cellules

Pour les expériences avec les ions, les cellules sont préparées de la même façon que pour les expériences photons précédemment décrites. Seules les concentrations d’ensemencement des cellules sont différentes et adaptées en fonction de la nature et de l’énergie des ions utilisés.

Courbes de survie avec les ions carbone de 9.8 M eV/u

Pour ces expériences, la méthode de double trypsination est employée. Les cellules sont préparées au centre des boites de Pétri avant d’être irradiées.

Irradiation L’irradiation a été effectuée sur la ligne UNILAC du GSI, un passeur d’échantillon a été spécialement conçu par le GSI pour les expériences de radiobiologie.

Les boites de Pétri sont ouvertes et installées dans le passeur d’échantillon rempli de milieu. 19 boites de pétri peuvent ainsi être installées. Un bras robotisé permet de prendre les boites les unes après les autres et de les placer tour à tour en regard du faisceau. Les cellules collées sur le fond de la boite se

trouvent directement soumises au faisceau. Aucune paroi n’est à traverser, ce que l’énergie du faisceau ne permettrait pas de toute façon.

Ensemencement des cellules pour les courbes de survie Aprés l’irradiation, les cellules sont trypsinées et réensemencées aux concentrations suivantes :

Tab.7.3 –Ensemencement des cellules SCC61 et SQ20B, en fonction de la dose, pour la courbe de survie avec les ions carbone de 9.8 MeV/u.

DOSE (Gy) Nb de cell. SQ20B par boite de 25 cm2 Nb de cell. SCC61 par boite de 25 cm2

0 110 150 0,5 200 260 1 300 450 1,5 550 -2 900 1300 2,5 1400 -3 2500 3600 4 7000 10400

Coloration et comptage des colonies

La méthode de coloration et de comptage des colonies est identique, pour les particules de haut T.E.L., à celle utilisée pour les photons.

Analyse statistique

L’analyse statistique des résultats est également identique à celle décrite pour les photons. Courbes de survie avec les ions carbone de 75 M eV/u

Ces expériences sont réalisées au GANIL, dans la salle G4, avec la méthode de simple trypsination car le faisceau de la salle G4 couvre complétement nos boites de cultures.

Ensemencement des cellules pour les courbes de survie Les cellules sont ensemencées dans des boites de 12.5 cm2 avant d’être irradiées. Le tableau 7.4 donne un exemple du nombre de cellules ensemencées.

Irradiation L’irradiation avec le carbone 13 à 75 MeV/u a été réalisée dans la salle G4 du GANIL, que nous avons présentée précédemment. Nous avons utilisé des boites de cultures de 12,5 cm2 afin que le faisceau disponible les couvre entièrement.