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Modeling and experimental validation of the radiation DNA interaction in radiotherapy by photon activation of heavy elements

Modélisation et validation expérimentale de l'interaction rayonnement-milieu cellulaire en radiothérapie par photo-activation d'éléments lourds

Résumé : Les tumeurs cérébrales représentent seulement quelques pourcents des cancers de l’adulte mais sont les plus fréquentes chez l'enfant. Elles sont la cause d’une baisse très importante de la qualité de vie et à ce jour, aucun traitement n’a pu démontrer de réelle efficacité curative pour certaines tumeurs résistantes comme les gliomes de haut grade. Une technique innovante utilisant l’adjonction d’éléments photo-activables par radiothérapie semble offrir une voie prometteuse, en particulier en utilisant un rayonnement synchrotron. Cependant, les effets physico-chimiques et l'impact biologique dû à la présence de ces éléments lourds sont mal connus. L'objectif de la thèse est de modéliser par simulation Monte Carlo les interactions des photons dans un milieu cellulaire en présence d'éléments de numéro atomique élevé, tels que l'iode sous forme d’IUdR (molécule iodée analogue à la base thymine de l'ADN) ou l'or sous forme de nanoparticules. La simulation Monte Carlo, couplée au formalisme de la microdosimétrie permettra de mieux comprendre les effets des rayonnements et des éléments lourds sur les cellules. Les résultats de la simulation seront comparés aux données expérimentales qui pourront être acquises sur la ligne médicale de l’ESRF piloté par l’équipe de l’INSERM et analysées au laboratoire Lésions des Acides Nucléiques, du CEA, ces deux laboratoires co-encadrant la thèse.