Ce projet mené par les LNC remonte à 2017, lorsque le réacteur national de recherche universel était encore en activité aux Laboratoires de Chalk River et que les neutrons étaient encore capturés à des fins de recherche par le Centre canadien de faisceaux de neutrons (CCFN). À l’aide de ces faisceaux de réacteurs, les scientifiques des LNC ont travaillé en collaboration avec l’Université McGill pour exposer les échantillons de sang à des neutrons thermiques à faible dose. Aujourd’hui, bien que le niveau de radiation ait changé, tout comme le réacteur et une partie de l’équipe de recherche, l’objectif du projet reste le même, à savoir mieux comprendre si ce type d’exposition au rayonnement un impact sur les taux de cancer.
Récemment, les LNC ont publié un article dans le journal Radiation Physics and Chemistry qui expose en détail leurs travaux les plus récents dans ce domaine de recherche. Ces activités ont permis aux LNC d’étudier les impacts des « neutrons rapides » sur les échantillons de sang qui sont irradiés dans le réacteur ZED-2 du campus de Chalk River.
Selon Luke Yaraskavitch, physicien de réacteurs du modèle ZED-2 des LNC qui a collaboré aux expériences, les chercheurs des LNC du groupe Radiobiologie et santé ont communiqué avec son équipe pour savoir s’il était possible d’évaluer davantage les impacts du rayonnement sur le sang humain.
Des expériences menées précédemment sur des réacteurs NRU ont montré que les neutrons à faible énergie sont capables de causer des dommages à l’ADN des cellules humaines. Ces recherches ont contribué à notre compréhension des risques de cancer liés aux rayonnements. Grâce à cette nouvelle série d’études, l’équipe de radiobiologie et de santé a l’intention d’aller au-delà des neutrons à faible énergie utilisés dans les précédentes expériences sur des réacteurs NRU et d’étudier des neutrons plus énergiques, appelés « neutrons rapides ».
« Les neutrons rapides, comme vous pouvez vous y attendre, se déplacent beaucoup plus rapidement que les neutrons thermiques, car ils sont plus énergiques », a commenté M. Yaraskavitch. « L’étude de leur impact sur les échantillons de sang semblait être une suite logique des expériences menées sur le réacteur NRU, mais ce n’était pas sans défis. La réalisation de ce type d’exposition aux rayonnements dans le réacteur ZED-2 a nécessité beaucoup de créativité de la part de l’équipe, qu’il s’agisse d’emmagasiner et de prélever les échantillons ou d’effectuer les simulations nécessaires pour nous permettre de comprendre le processus de dépôt d’énergie dans le sang. »
Grâce au financement offert dans le cadre du Plan de travail fédéral sur les activités de science et technologie nucléaires (FNST) d’Énergie atomique du Canada limitée, l’équipe du projet des LNC a isolé les neutrons rapides nécessaires à l’expérience. M. Yaraskavitch explique que l’installation ZED-2, tout comme le réacteur NRU, est un réacteur à neutrons thermiques. Cependant, l’équipe du projet a trouvé de nouvelles façons d’utiliser les neutrons rapides, générés pendant le processus de fission, avant qu’ils ne soient ralentis pour atteindre des énergies thermiques. Ces capacités comprennent la protection contre d’autres formes de rayons générés dans le réacteur, y compris les neutrons thermiques et les rayons gamma classiques.
« Une partie importante de nos travaux consistait à s’assurer que les échantillons étaient exposés à la plus petite dose possible de rayonnements gamma et de neutrons thermiques, car ces formes de rayonnement sont associées à des dommages spécifiques », a expliqué M. Yaraskavitch. « Pour éviter cette situation, nous mettons les échantillons dans un anneau en uranium métallique, qui transforme les neutrons thermiques en neutrons rapides via le processus de fission. Nous avons également entouré les échantillons de cadmium, qui bloque les neutrons thermiques, et de plomb, qui limite les rayons gamma. Ensemble, ces barrières ont permis de s’assurer que les échantillons étaient exposés principalement aux rayonnements que nous souhaitions. »
Laura Paterson, agente technique en R et D du service de radiobiologie et de santé des LNC, explique qu’en collaboration avec l’Université McGill, ils s’intéressent à la façon dont ce type d’exposition aux rayonnements contribue aux taux de cancer. Selon Mme Paterson, il existe des conséquences biologiques directes associées à l’irradiation neutronique et elles peuvent varier selon le type de source de neutrons. Disposant à présent de quelques échantillons, Laura et ses collègues s’intéressent à l’impact de ces expositions.
« Après le rayonnement, nous laissons les cellules incuber, processus qu’on appelle la culture de cellules, afin de pouvoir les examiner au microscope », explique Mme Paterson. « À ce stade, nous recherchons des erreurs de réparation et des cassures double-brin de l’ADN. Cela se produit lorsqu’il y a une rupture dans le brin d’ADN et qu’au lieu de se rattacher au point de rupture, le brin d’ADN cassé se rattache à un autre morceau de brin d’ADN cassé, se réparant ainsi de manière incorrecte. Ce qui suscite le plus notre intérêt est les erreurs de réparation qui entraînent un chromosome concentrique. Il s’agit d’une aberration ou d’une anomalie très précise associée à des dommages causés par le rayonnement et qui, selon des théories, entraîne le développement de certaines formes de cancer. Si nous parvenons à établir un lien entre l’exposition aux neutrons et ce type de dommage à l’ADN, cela pourrait nous éclairer sur les risques associés à cette exposition aux rayonnements. »
Au final, nous espérons que ces recherches permettront d’éclairer les normes canadiennes et internationales de protection contre les rayonnements, afin de mieux protéger les travailleurs du secteur nucléaire, les patients médicaux et bien d’autres personnes. Mais pour l’instant, il reste beaucoup de travail à faire pour calculer les doses, les cellules de culture et, bien sûr, effectuer des analyses au microscope. C’est le lot quotidien des chercheurs des LNC qui travaillent pour nous permettre d’élargir notre compréhension des rayonnements, de la santé et de la biologie.
Cette recherche est financée par le plan de travail fédéral en science et technologie nucléaires (FNST) d’Énergie atomique du Canada limitée (EACL), qui met en relation les organisations, ministères et agences fédéraux avec l’expertise et les installations en science nucléaire dont nous disposons au sein des Laboratoires de Chalk River.
Dans le cadre de ce Plan de travail, les chercheurs des Laboratoires Nucléaires Canadiens (LNC) mènent des projets dans le but de soutenir les responsabilités et les priorités fondamentales du gouvernement canadien dans les domaines de la santé, de la sûreté et de la sécurité, de l’énergie et de l’environnement.
