Lorsque les rayons X interagissent avec la matière, ils peuvent créer des électrons de faible énergie susceptibles d’endommager l’ADN et de provoquer des mutations. Le processus d’ionisation, au cours duquel un électron est retiré d’un atome, est l’un des principaux mécanismes par lesquels les rayons X peuvent créer ces électrons nocifs. Les électrons produits par ionisation ont des énergies cinétiques comprises entre des dizaines d'électronvolts et quelques dizaines de kiloélectronvolts (voir Figure 5). Si un électron s'échappe du site d'ionisation avec une énergie relativement faible inférieure à ∼34 eV [8], il devient un électron dit « lent » ou « sous-excitation » (également appelé « électron de faible énergie », LEE ) – l’électron peut rester localisé et subir une dégradation énergétique lorsqu’il ne parcourt que de courtes distances dans l’eau [9], mais peut causer des lésions tissulaires importantes [10-13]. Cependant, ce n’est pas n’importe quel électron de sous-excitation qui provoque ces effets biologiques nocifs. Il existe des preuves convaincantes, à la fois expérimentales et théoriques, que les électrons de sous-excitation qui possèdent une propriété *supplémentaire* conduiront à la fragmentation de l'ADN ou à des cassures de brins. Cette propriété distinctive est que les électrons de sous-excitation doivent *résonner* avec les orbitales moléculaires π ou π* [1, 14] (également appelées « états à paires isolées ») – un phénomène de résonance prédit depuis longtemps par Platzman [15]. Ainsi, les « électrons de sous-excitation de résonance » qui peuvent être piégés provoqueront des ruptures de brins. De telles résonances peuvent se produire pour des molécules, notamment celles des paires de bases de l'ADN et du squelette sucre-phosphate, la thymine (T) étant la base la plus notable et la guanine (G) la base la moins efficace pour créer des cassures de brins [1]. Bien que de nombreux détails de ces dommages restent non résolus, il est de plus en plus admis que l'excitation par résonance dans la vapeur d'eau et les composants solides de l'ADN pourrait expliquer une grande partie (et peut-être la plupart) de la production de cassures de brins et de la mort cellulaire et des mutations correspondantes produites par les rayonnements ionisants dans l'environnement. niveaux d’exposition.

En résumé , bien qu'un électron primaire de haute énergie (≳34 eV) généré par rayonnement ou par photoémission ait une forte probabilité de former des produits d'endommagement de la base de l'ADN tels que la thymine glycol et son dimère par le biais de forces répulsives coulombiennes directes lorsqu'il subit une décélération rapide [15-19] , l'électron primaire de plus faible énergie le fait avec une efficacité très réduite via des dommages indirects via la production de radicaux hydroxyles par excitation de l'eau et par un effet mineur dû au captage d'hydrogène et par ajout de thymidine. D'un autre côté, les électrons de faible énergie (≤34 eV) générés via le processus de sous-excitation peuvent en effet produire des niveaux substantiels de cassures de brins (et de lésions associées), mais uniquement ceux qui entrent en résonance efficacement avec des composants électroniques π* spécifiques, inoccupés et faiblement antiliants. États. Étant donné que la formation d'électrons de basse énergie a une section efficace considérablement plus grande que la cassure double brin directe, les dommages causés par les électrons de basse énergie pourraient, dans les expositions environnementales et aux doses de radiothérapie, devenir compétitifs avec les cassures double brin médiées par les électrons de haute énergie.