Radiosensibilité in vitro des cellules tumorales humaines aux particules lourdes chargées

¹ Centre Antoine-Lacassagne, 36, voie Romaine, 06054 Nice Cedex, France
² GSI, Planckstrasse 1, 6100 Darmstadt 11 Allemagne

Résumé

Bien que la réponse des cellules tumorales humaines à des irradiations de faible transfert d'énergie linéique (TEL) soit bien documentée, il existe peu de données dans la littérature concernant la réponse de ces lignées après irradiation par des particules de TEL élevé. Nous avons exposé trois lignées tumorales humaines: CAL 1 (mélanome), CAL 51 (cancer du sein) et CHP 100 (neuroblastome) à des particules de Ne 11 MeV (400 KeV/µm), Ar 14 MeV (900 KeV/µm), Ar 7 MeV (1500 KeV/µm), Kr 13 MeV (4000 KeV/µm) et Au 11 MeV (9000 KeV/µm), produits par l'accélérateur Unilac de GSI, Darmstadt. Des courbes de survie ont été produites par la méthode des colonies in vitro et la réponse comparée à celle après irradiation au Cobalt. Au fur et à mesure que le TEL augmente, la composante quadratique (P) s'estompe, indiquant une prépondérance de l'atteinte létale d'emblée. A des TEL très élevés, nous constatons une cassure de la courbe de survie, suggérant soit l'existence de sous-populations de radiosensibilités différentes, soit une hétérogénéité dans la distribution de la dose. Dans la gamme de TEL étudiée, l'efficacité des particules diminue avec l'augmentation du TEL. L’efficacité biologique relative (EBR) des particules de Ne et d'Ar est d'autant plus grande que la pente initiale (α) est faible après irradiation au Co et que la composante p est forte. La pente initiale de la courbe de survie augmente avec la surface du noyau exposé aux particules, et ce pour des valeurs de TEL n'excédant pas 1000 KeV/pm environ. Enfin, quelque soit la lignée et la particule, il existe une relation inverse entre l'EBR et la dose.

Abstract

Although the response of human tumour cell lines to low linear energy transfer (LET) radiation is largely documented, little is known about the effect of heavy charged particles on these lines. We have exposed a melanoma cell line (CAL 1), a breast carcinoma cell line (CAL 51) and a neuroblastoma cell line (CHP 100) to 11 MeV Ne particles (400 KeV/µm), 14 MeV Ar (900 KeV/µm), 7 MeV Ar (1500 KeV/µm), 13 MeV Kr (4000 KeV/µm), and 11 MeV Au (9000 KeV/µm), using the facilities of Unilac at GSI, Darmstadt. Survival curves were constructed and the response, assessed by the in vitro colony survival, was compared to that following Cobalt irradiation. As the LET increases, the β component of the survival curve becomes smaller or even absent, indicating a preponderance of single-hit inactivation. At very high LET values, a below one extrapolation number was noticed, suggesting the presence of either subpopulations with different sensitivities or inhomogeneities in the dose distribution. With these particles and energies, the efficiency steadily decreased with increasing LET, leading to reduction of the relative biological effectiveness (RBE). Only with 11 MeV Ne and with 14 MeV Ar was the RBE, measured at 0.1 survival, greater than one. The lower the a term of the low LET survival curve and the higher the B term, the higher the RBE. The bigger the nuclear area of the exposed cells, the steeper the initial slope of particle irradiation, for particles having LET values up to about 1000 KeV/µm. Finally, whatever the cell line and the particle, there was an inverse relationship between RBE and dose.