Identification du radical à l’origine du RIS 2

Étant donné que le signal radio-induit RIS 2 possède des caractéristiques spectrales similaires au signal endogène, il est légitime de se demander si ces radicaux ont la même structure, à savoir un radical o-semiquinone anionique, mais généré différemment. Afin de tester cette hypothèse, nous avons réalisé l’acquisition spectrale d’un échantillon d’ongle de main et de pied avant et après irradiation de 10 Gy. Le spectre initial (signal endogène) a été soustrait au spectre final afin d’isoler la seule composante radio-induite RIS 2 avant de procéder aux simulations spectrales du radical semiquinone défini par g1=2,0059, g2=2,0054 et g3=2,0022 [Jeschke et al., 2005]. Ainsi, le tableau 9 et la figure 73 représentent les résultats de ces simulations spectrales.

Tableau 9 : Synthèse des résultats sur l’estimation des facteurs g du signal radio-induit instable RIS 2. Valeurs

originales

BKS

Intervalle des paramètres spectraux testés

Valeurs RIS 2 ongles de main

Valeurs RIS 2 ongles de pied Facteur g (sans unité) 2,0060(2) 2,0054(2) 2,0024(2) [2,0057 ; 20061] [2,0052 ; 20056] [2,0020 ; 20024] 2,0060 2,0052 2,0022 2,0061 2,0052 2,0023

Étude et caractérisation du signal endogène et des signaux radio-induits

Figure 73 : Spectres RPE des ongles de main (a) et de pied (b) irradiés et leur simulation spectrale associée. Les paramètres spectraux sont répertoriés dans le tableau 9.

On constate que les paramètres utilisés pour simuler le signal endogène sont similaires à ceux utilisés pour simuler le signal radio-induit RIS 2 (tableau 9). En effet, les facteurs g calculés ne diffèrent qu’à hauteur de 0,0002 au maximum par rapport à ceux du radical semiquinone [Jeschke et al., 2005]. De plus, l’écart moyen relatif (RMSD) entre le modèle théorique (spectre simulé de semiquinone) et le spectre expérimental (RIS 2) est inférieur à 5 % et ce, à la fois pour les ongles de mains ou de pieds. Cette première étape est en accord avec l’hypothèse que le signal radio-induit observable directement après irradiation, le RIS 2, provient d’un radical semiquinone.

La seconde étape pour vérifier si les radicaux o-semiquinones anioniques étaient également responsables du signal RIS 2 a consisté à étudier l’impact de l’oxydation des échantillons sur ce signal. Nous avons vu dans la partie « 2.2 Caractérisation du signal endogène » que le signal endogène pouvait être généré par oxydation soit en laissant l’échantillon à l’air libre, soit en utilisant une solution oxydante en milieu basique. Ainsi, les deux approches ont été menées sur un échantillon d’ongle irradié.

b) a)

Étude et caractérisation du signal endogène et des signaux radio-induits

Il a été montré dans le chapitre précédent que le radical semiquinone était, d’une part, le plus stable sous sa forme anionique et d’autre part, qu’il pouvait être généré à partir de la molécule L-3,4-dihydroxyphénylalanine (DOPA) par interaction rayonnement-matière [Tipikin et al., 2016]. Les molécules de DOPA sont générées par oxydation partielle de l’acide aminé tyrosine en présence de dioxygène ou par interaction rayonnement-matière [Jain et al., 1997]. De ce fait, si les entités paramagnétiques responsables de ce signal radio-induit sont effectivement des radicaux o-semiquinones anioniques, alors après la décroissance totale en intensité du RIS 2, nous devrions être en mesure de le reconstituer (en plus du BKS) en oxydant les échantillons. Ainsi, les intensités spectrales mesurées après un tel traitement devraient être identiques à celles obtenues directement après irradiation.

Dans un premier temps, 4 échantillons d’ongles d’un même donneur et irradiés à différentes doses (0, 10, 25 et 50 Gy) ont été immergés dans de l’eau distillée pendant une heure et ont séché à l’air libre. Les mesures en spectroscopie RPE bande Q ont été réalisées après 1 jour, 7 jours et 22 jours de séchage. Les résultats sont présentés dans la figure 74.

Étude et caractérisation du signal endogène et des signaux radio-induits

En premier lieu, on constate qu’après 1 jour de séchage, l’intensité du signal RPE d’intérêt augmente avec la dose. Il s’agit en réalité du signal endogène superposé au signal radio-induit stable RIS 5 comme nous le verrons par la suite. L’intensité du signal radio-induit RIS 2 varie linéairement avec la dose absorbée [Marciniak et al., 2016, Trompier et al., 2014]. Nous verrons dans la suite de ce chapitre qu’il existe une certaine variabilité inter-individu, toutefois, pour une dose de 10 Gy, le RIS 2 devrait être environ 2 fois plus important que le BKS, et pour une dose de 50 Gy, 5 fois plus intense. Or, après 22 jours de séchage à l’air libre6, les intensités spectrales sont toutes du même ordre de grandeurs et ce pour l’ensemble des doses étudiées (de 0 Gy à 50 Gy). Le signal mesuré au bout de 22 jours correspond au signal endogène oxydé auquel s’ajoute le signal radio-induit stable RIS 5. Au bilan, le signal radio-induit RIS 2 ne repousse pas comme ce fut le cas du BKS (« 2.2.4 L’impact du milieu ambiant sur l’intensité du signal endogène»).

Le signal radio-induit RIS 2 est vraisemblablement généré dans tout le volume de l’ongle lors de l’exposition aux rayonnements ionisants. Des études complémentaires en imagerie RPE devrait nous renseigner sur ce point et seront menées prochainement. Les ongles, de par leur constitution (alpha kératine, lipides…) et leur structure particulière (enchevêtrement fibres de kératines sous forme de maillage), empêchent le dioxygène de pénétrer profondément dans le volume et donc d’oxyder les molécules de DOPA spécifiques à l’irradiation. C’est notamment pour cette raison que nous ne sommes pas en mesure de régénérer le RIS 2 entièrement. Cependant, les traitements chimiques des échantillons d’ongles dilatent leur structure (ruptures ponts disulfures par exemple) et permettent ainsi une oxydation plus profonde des molécules de DOPA. C’est la raison pour laquelle nous avons investigué l’impact d’une oxydation en solution des échantillons irradiés.

Ainsi, afin d’apporter davantage d’éléments de réponse, un échantillon d’ongle a été irradié à 5 Gy et le RIS 2 a été mesuré. Cet échantillon a ensuite été traité dans de l’eau distillée pour éliminer entièrement ce dernier. Enfin, un traitement oxydant a été réalisé avec une solution de 0,1 M de K3FeCN6 à pH=13 pendant 1 heure. Le ferricyanure de potassium permet d’oxyder les systèmes organiques [Bharat, 1960] et donc permet de générer les 6 Après 22 jours de séchage, le signal RPE d’intérêt est stable et ne varie pas dans le temps.

Étude et caractérisation du signal endogène et des signaux radio-induits

radicaux o-semiquinones anioniques à partir des molécules DOPA. L’échantillon d’ongle a été séché sous vide pendant 16 heures avant d’être mesuré. Les résultats de cette expérience sont présentés dans la figure 75.

Figure 75 : Spectres RPE d’un ongle irradié : directement après irradiation (RIS 2, bleu), après traitement dans l’eau (RIS 5, orange) et après traitement oxydatif (jaune).

On constate que le traitement oxydant de l’échantillon d’ongle préalablement irradié et traité dans l’eau permet de régénérer un signal similaire radio-induit RIS 2 et dont l’intensité spectrale est du même ordre de grandeur. Ce résultat est en accord avec ceux obtenus par Tipikin et al., (2016) qui avaient également observé la régénération de ce signal radio-induit par traitement oxydant en milieu basique. Toutefois, les intensités spectrales ne sont pas renseignées dans leur article. Ce résultat montre qu’après la décroissance totale en intensité du RIS 2, il semble possible de le régénérer par traitement oxydant en milieu basique. Les radicaux à l’origine du RIS 2 sont donc, a fortiori, des radicaux o-semiquinones anioniques

Étude et caractérisation du signal endogène et des signaux radio-induits

3.1.3 Une régénération possible du signal radio-induit RIS 2 à des fins