Soutenance de thèse de Kévin LALANNE

L’IRSN mène des recherches visant à améliorer l’identification et la prévention des effets secondaires résultant de l’utilisation des rayonnements ionisants, notamment à des fins thérapeutiques. Actuellement, la radiothérapie a montré son efficacité mais des effets secondaires sur les tissus sains environnant les tissus tumoraux peuvent apparaître avec plusieurs niveaux de conséquences sur la qualité de vie du patient. L’un des principaux défis dans ce domaine est de faire le lien entre des grandeurs physiques, souvent macroscopiques, et les phénomènes biologiques observés à l’échelle tissulaire, cellulaire, voire subcellulaire. En raison de cette différence d’échelles et de la variabilité de tout modèle biologique, il est difficile de construire une relation simple, d’autant plus à faible dose. Afin de répondre à cette problématique, l’IRSN s’est équipé de l’installation dénommée MIRCOM, afin d’étudier les dommages sur l’ADN radio-induits à l’échelle cellulaire et les mécanismes de communication intra- et intercellulaires associés. L’installation MIRCOM a donc pour objectifs d’être capable de cibler, avec une précision micrométrique, des éléments cellulaires ou subcellulaires avec un nombre défini de particules chargées et de délivrer des ions de nature et d’énergies représentatives des rayonnements complexes générés par certaines techniques de radiothérapie, comme l’hadronthérapie. La récente mise en service de cette installation, en octobre 2018, a nécessité la caractérisation de certains paramètres, tels que l’intensité et la stabilité de ce faisceau, le diamètre d’impact des ions envoyés ou encore la précision du tir. En outre, dans une démarche d’amélioration des capacités de l’installation, une étude sur l’intégration d’un nouveau système de détection a été menée afin de permettre le comptage précis des ions envoyés sur cible. Enfin, dans le but d’obtenir la résolution spatiale du faisceau par des mesures directes, il a été nécessaire de caractériser un scintillateur inorganique, initialement prévu pour des applications liées à la protonthérapie.

The aim of the IRSN is to improve the identification and the prevention of ionizing radiation side effects, especially when used for therapeutic purposes. Currently, radiotherapy’s efficiency has been shown; however, side effects on healthy tissue surrounding tumour tissue can occur with several consequences on the patient’s quality of life. One of the main challenges in this field is to link the physical quantities, usually macroscopic, with the biological phenomena observed in the tissue, cell or subcellular elements. Because of this difference in scale and the variability of any biological model, it is difficult to build a simple relationship, especially at low doses. To solve this problem, IRSN has equipped itself with the MIRCOM facility, to study radiation-induced DNA damages at the cellular level, but also to decipher intra- and intercellular communication mechanisms. The objective of the MIRCOM facility is therefore to be able to target, with micrometric precision, cellular or subcellular compounds with a defined number of charged particles and to deliver ions of a nature and energy representative of the complex radiations generated by some radiotherapy techniques, such as hadrontherapy. The recent commissioning of this facility in October 2018 requires knowledge of several parameters, including the intensity and stability of the beams, the impact diameter of the ions sent or its targeting accuracy. In addition, to improve the facility's capabilities, a study on the integration of a new detection system was conducted. Finally, to obtain the spatial resolution of the ion beam by direct measurements, it was necessary to characterize an inorganic scintillator, initially intended for applications related to proton therapy.