Un article de scientifiques chinois, co-écrit par Anna Skitnevskaïa, candidate en sciences chimiques, chercheuse principale au Laboratoire de modélisation par chimie quantique des systèmes moléculaires (LMCQSM) de l’Université d’État d’Irkoutsk, et Alexandre Trofimov, docteur en sciences chimiques, professeur de l’Académie des sciences de Russie, chercheur principal au LMCQSM de l’UÉI, intitulé « Damaging Intermolecular Relaxation Processes Initiated by Heavy-Ion Irradiation of Hydrated Biomolecules » a été publié dans la prestigieuse revue scientifique internationale Physical Review X, qui publie des recherches sélectionnées dans le domaine de la physique.

L’étude, qui a duré environ un an, révèle, à l’aide de systèmes de modèles, les mécanismes des processus intermoléculaires qui se produisent lors de l’irradiation de tissus par un faisceau d’ions lourds et qui sont probablement responsables de la rupture des brins d’ADN dans les cellules tumorales. Ceci se produit à la suite de l’effet « Interatomic Coulombic Decay » (ICD) – un processus fondamental universel. L’irradiation aux ions lourds est une méthode prometteuse de radiothérapie contre le cancer. L’étude des mécanismes des processus décrits dans l’article pourrait s’avérer utile pour optimiser les protocoles de traitement.

La modélisation théorique des processus décrits dans l’article a été réalisée à l’université d’État d’Irkoutsk, et la base des expériences a été l’Institut de physique moderne de l’Académie des sciences de Chine à Lanzhou (Chine), où se trouve un accélérateur de noyaux de fer.

Anna Skitnevskaïa :

Cet instrument est prévu pour la recherche de nouveaux éléments, mais il est également utilisé pour la thérapie du cancer. C’est la seule installation de ce type en Chine. Les processus de transfert d’énergie et de charge que nous étudions ont déjà été étudiés lors de l’irradiation de complexes moléculaires par des photons (laser) et des faisceaux d’électrons. Mais il n’y avait pas eu de résultats expérimentaux concrets avec l’irradiation par des particules plus lourdes en tant que vecteur d’énergie. Il n’y avait que des résultats obtenus sur de très petits complexes. Dans notre travail, les recherches ont été effectuées sur un système relativement grand : une molécule de pyrimidine avec plusieurs molécules d’eau dans son environnement immédiat. En collaboration avec des collègues chinois, nous avons réussi à prouver que les processus qui se déroulent lors du bombardement par des noyaux lourds (fer et carbone) sont similaires aux changements induits par les photons et les électrons. Dans notre travail, nous avons découvert que l’efficacité des processus étudiés change considérablement en fonction du nombre de molécules voisines – des molécules d’eau dans ce cas. Cette conclusion importante n’a été possible que grâce à la comparaison des données théoriques et expérimentales.

Les scientifiques du LMCQSM de l’UÉI travaillent sur ce sujet depuis 2017. Les résultats expérimentaux dans ce domaine ne peuvent être interprétés sans confirmation théorique, d’où la nécessité d’une collaboration étroite entre théoriciens et expérimentateurs. Aujourd’hui, il n’y a pas d’expériences de ce type en Russie. Le groupe de recherche du LMCQSM travaille non seulement avec le groupe de Lanzhou, mais également avec un groupe de physiciens de l’Université de Xi’an (Chine) sous la direction du professeur Ren Xueguang, ainsi qu’avec des expérimentateurs et théoriciens allemands.

Anna Skitnevskaïa :

Aujourd’hui, la Chine prête beaucoup d’attention au développement de la science et investit des gros moyens. Je vois que les instruments que mes collègues chinois construisent dans leurs universités surpassent en termes de performance, de qualité, de résolution et d’autres caractéristiques les instruments utilisés par des expérimentateurs allemands plus renommés, auprès desquels la plupart des professeurs chinois ont étudié. Il faut dire que les groupes de recherche avec lesquels j’ai eu l’occasion d’interagir montrent un vif intérêt pour la collaboration avec les scientifiques russes.