Les scientifiques américains sont arrivés à la conclusion que les modèles classiques d'évaluation de l'oncogénicité des rayons cosmiques galactiques sous-estiment leurs effets stochastiques à de longues périodes d'exposition.
Les missions spatiales habitées présentent un risque élevé pour la santé de l'équipage. Ainsi, la microgravité peut altérer la vision et les rayons cosmiques peuvent provoquer le cancer. Avec la distance de l'orbite terrestre basse et de la ceinture de rayonnement, par exemple, dans le cadre de la colonisation de Mars, l'énergie de rayonnement et, par conséquent, la probabilité de maladie des rayonnements, apparemment, augmenteront. Dans le même temps, ces programmes ne prévoient pas de mise en œuvre à court terme: un groupe de cosmonautes aura besoin de plus de 900 jours pour étudier la planète rouge. Par conséquent, les scientifiques recherchent des opportunités pour prédire les effets que les rayons cosmiques galactiques pourraient avoir sur le corps humain.
L'évaluation d'un tel risque est associée à un certain nombre de limites. Premièrement, on ne sait pas comment les effets du rayonnement dans l'espace sont liés à la composition du rayonnement. En particulier, l'effet sur les organismes vivants et le transfert linéaire d'ions lourds de faibles énergies, mais de forte intensité - particules d'hélium, protons et électrons delta - reste insuffisamment étudié. Deuxièmement, les modèles existants, y compris la NASA, sont conçus pour révéler les effets directs des radiations. Ils permettent de prédire un résultat déterministe associé à un seuil de dose spécifique. Les effets stochastiques sont moins descriptifs, bien qu'ils puissent apparaître même après plusieurs années.
Dans le nouveau travail, des spécialistes de l'Université du Nevada ont construit le premier modèle structurel des traces de particules de rayonnement cosmique galactique et de leurs effets stochastiques dans le cadre de la propagation des cellules cancéreuses. Les calculs ont été basés sur les données d'expériences de modélisation chez des souris femelles de tumeurs de type B6CF1 de la glande Gardera, qui ont été réalisées de 1985 à 2016. La conception de ces expériences correspond aux conditions supposées du rayonnement cosmique: les animaux ont été irradiés simultanément avec plusieurs (plus de quatre) types de particules à de faibles doses (jusqu'à 0,2 de réchauffement). Pour prédire les traces et la croissance des tissus endommagés à faibles doses, les auteurs ont extrapolé un modèle de la NASA.
Le nombre prévu de cellules sensibles aux effets déterministes (TE) et stochastiques (NTE) des rayons cosmiques, en fonction du nombre de charges de particules par an (à une profondeur de cinq centimètres de la surface du corps et derrière la surface de l'aluminium). Les triangles rouges correspondent au nombre de cellules potentiellement exposées aux rayons delta avec une dose inférieure à 0,1 milligray / © Francis A. Cucinotta et al., Scientific Reports, 2017
À l'aide de la fonction de risque, ils ont calculé la dynamique de la pathologie en tenant compte du type et de la fluence (transfert) du rayonnement, de la charge des particules et de l'énergie cinétique par poids corporel. Pendant l'exposition, un an a été pris avec une dose absorbée allant jusqu'à 0,2 g. L'analyse a montré que les effets stochastiques prédisent beaucoup mieux la croissance tumorale à de faibles doses de rayonnement (moins de 0,1 gris). Le modèle est cohérent avec les expériences: lorsque plus d'un ion lourd, comme le fer 56, agit sur le noyau d'une cellule saine, la progression de la maladie s'accélère considérablement. De plus, les cellules n'ayant pas subi le primaire, selon les calculs, reçoivent de petites doses de rayonnement secondaire (delta-électrons).
Malgré de faibles doses, jusqu'à 10 milligray, le rayonnement secondaire a un effet beaucoup plus important sur les cellules voisines qu'on ne le pensait, selon les scientifiques. Selon eux, en général, les effets stochastiques lors d'une longue exposition à de faibles doses de rayonnement cosmique suggèrent une augmentation de deux fois ou plus du risque de cancer par rapport aux valeurs connues. Dans l'intérêt des futures missions habitées, les modèles d'évaluation nécessitent des recherches supplémentaires.
L'article a été publié dans Scientific Reports.
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Denis Strigun
