grand oral physique radioactivité

« « Dans la vie, rien n’est à craindre, tout est à comprendre.

» — Marie Curie Ces mots de Marie Curie, pionnière de l’étude de la radioactivité, résonnent encore aujourd’hui face à l’un des défis majeurs de la médecine moderne : le traitement du cancer. Découverte en 1896 par Henri Becquerel et approfondie par les travaux de Pierre et Marie Curie, la radioactivité, longtemps crainte pour ses effets biologiques puissants, est désormais au cœur d’un espoir thérapeutique : la radiothérapie. Cette technique utilise des rayonnements ionisants — produits soit par des sources radioactives (comme l’iridium-192), soit artificiellement par des accélérateurs — pour détruire de manière ciblée les cellules cancéreuses. Chaque année en France, plus de 60 % des patients atteints d’un cancer reçoivent une radiothérapie au cours de leur traitement.

Le cancer du sein, qui touche environ une femme sur huit au cours de sa vie, est l’un des cancers les plus concernés.

Dans ce contexte, la radiothérapie doit relever un défi majeur : éliminer efficacement la tumeur tout en préservant les tissus sains Dans quelle mesure la radiothérapie permet-elle un traitement ciblé et maîtrisé du cancer du sein ? Pour y répondre, nous verrons d’abord les principes physiques de la radioactivité, puis les technologies modernes de ciblage, avant d’en examiner les limites biologiques et techniques. I.

fondements Pour comprendre comment la radioactivité permet de traiter le cancer du sein de manière ciblée et maîtrisée, il faut d'abord s'appuyer sur les principes physiques qui en sont à l'origine. La radioactivité est un processus naturel par lequel certains noyaux atomiques instables se désintègrent spontanément afin de retrouver un état plus stable, en émettant de l'énergie sous forme de particules ou de rayonnements.

Ces rayonnements peuvent être de trois types : alpha (noyaux d'hélium), bêta (électrons ou positons), et gamma (photons de haute énergie).

En radiothérapie, ce sont principalement les rayons gamma, des photons très énergétiques, qui sont utilisés car ils ont une grande capacité de pénétration dans les tissus humains. Cependant, une source radioactive ne reste pas active indéfiniment.

Au fil du temps, elle perd de sa puissance, car les noyaux se désintègrent un à un.

Ce processus est modélisé par la loi de décroissance radioactive (definir les termes) Cette formule peut paraître abstraite, mais elle dit simplement ceci : plus le temps passe, moins il reste de noyaux actifs, et donc moins la source est puissante. Un indicateur très pratique pour suivre cette évolution est la demi-vie.

(illustration) Par exemple, l'Iridium-192, utilisé en radiothérapie, une demi-vie d'environ 74 jours.

Si on commence avec 1000 noyaux, après 74 jours il en restera 500, après 148 jours 250, et ainsi de suite. Cette décroissance exponentielle permet de prévoir précisément l'activité radioactive et donc la dose délivrée au patient. La dose absorbée par un tissu est une grandeur physique essentielle en radiothérapie.

Elle correspond à l'énergie déposée par unité de masse de tissu irradié et s'exprime en Gray (Gy).

La dose est défini par la formule : où est l'énergie déposée en joules (J) et la masse du tissu en kilogrammes (kg). Cette notion de dose est fondamentale car c’est elle qui détermine l’effet biologique des rayonnements sur les cellules, qu’elles soient saines ou cancéreuses.

La maîtrise de cette dose est donc la première étape pour un traitement ciblé et efficace. Ainsi, la radioactivité, par ses propriétés physiques bien comprises et quantifiables, offre un moyen de délivrer une énergie contrôlée et ciblée.

Cette maîtrise physique est la base qui permet d'utiliser la radiothérapie comme un traitement efficace contre le cancer du sein. II.

Techniques physiques de ciblage et maîtrise de la dose dans le cancer du sein Après avoir posé les bases physiques, il est essentiel de comprendre comment la dose est administrée et contrôlée pour traiter efficacement le cancer du sein. Ce type de cancer représente un défi particulier en radiothérapie, car il est situé près d'organes sensibles comme le cœur et les poumons , qui ne doivent pas être exposés à trop de rayons.

De plus, la forme et la taille du sein varient selon les patients, ce qui rend indispensable un ciblage précis et personnalisé pour soigner efficacement tout en limitant les effets indésirables. La technique la plus utilisée est la radiothérapie externe .

Elle utilise des rayons X très énergétiques , produits par un appareil appelé accélérateur linéaire .

Ces rayons traversent la peau et sont dirigés vers la tumeur depuis l'extérieur du corps.

Avant de commencer le traitement, on réalise une planification personnalisée , à partir d' images médicales (comme le scanner ou l'IRM), pour localiser précisément la tumeur en trois dimensions.

Cela permet aussi de modéliser la trajectoire des rayons à l'intérieur du corps, c'est-à-dire de prévoir comment ils vont se propager. Cette modélisation , qu'on appelle aussi dosimétrie , est très importante pour bien répartir la dose , c'est-à-dire l' énergie déposée dans la tumeur.

Lors d'une séance, on envoie environ 2 Gray (Gy) , ce qui correspond à 2 joules d'énergie pour chaque kilogramme de tissu irradié .

Le traitement est généralement réparti sur 25 séances , pour atteindre une dose totale de 50 Gy .

Ce qu'on appelle fractionnement permet de laisser aux cellules saines le temps de se réparer entre les séances, tandis que les cellules cancéreuses, plus fragiles face aux rayonnements, sont détruites peu à peu.

C'est un effet biologique direct de la radioactivité . Une autre méthode plus locale est la curiethérapie .

Elle consiste à insérer une source radioactive (souvent de l' Iridium-192 ) dans ou près de la tumeur .

Cet isotope émet des rayons gamma , qui sont des photons très énergétiques .

Ces rayons.... »