Qu'arrive-t-il aux molécules d'eau lorsqu'elles sont irradiées?
Lorsque les molécules d'eau (H₂O) sont exposées à un rayonnement ionisant (comme les rayons X, les rayons gamma ou les particules de haute énergie), ils peuvent absorber l'énergie et subir plusieurs changements:
1. ionisation: C'est l'événement le plus important. Le rayonnement peut éliminer un électron d'une molécule d'eau, le laissant chargé positivement (h₂o⁺). Ce processus crée un radical libre, une espèce hautement réactive avec un électron non apparié.
2. Excitation: Au lieu d'éjecter un électron, le rayonnement peut dynamiser la molécule, déplaçant ses électrons à des niveaux d'énergie plus élevés. Cet état excité est temporaire, et la molécule reviendra éventuellement à son état fondamental, libérant de l'énergie sous forme de chaleur ou de lumière.
3. Radiolyse: L'effet combiné de l'ionisation et de l'excitation conduit à la rupture des molécules d'eau en diverses espèces réactives:
* radical hydroxyle (• OH): Un radical libre hautement réactif qui peut endommager l'ADN, les protéines et d'autres molécules biologiques importantes.
* Hydrogène Radical (• H): Un autre radical libre réactif qui peut contribuer aux dommages biologiques.
* Electron hydraté (E⁻AQ): Un électron libre entouré de molécules d'eau, qui peuvent participer à des réactions chimiques.
* peroxyde d'hydrogène (h₂o₂): Une molécule stable qui peut contribuer au stress oxydatif et aux dommages.
Pourquoi l'eau ne devient-elle pas radioactive?
Bien que les molécules d'eau subissent des changements importants lorsqu'ils sont irradiés, ils ne deviennent pas radioactifs eux-mêmes. Voici pourquoi:
* pas de changement dans le noyau: La radioactivité résulte de changements dans le noyau d'un atome. L'énergie absorbée par les molécules d'eau pendant l'irradiation n'affecte pas leur structure nucléaire.
* aucun changement dans le numéro atomique: Le nombre atomique d'un élément est déterminé par le nombre de protons dans son noyau. L'ionisation et l'excitation des molécules d'eau ne modifient pas le nombre de protons dans l'oxygène ou les atomes d'hydrogène.
L'importance de la radiolyse de l'eau en biologie:
La radiolyse de l'eau est un facteur critique dans les effets biologiques du rayonnement. Les radicaux libres hautement réactifs produits peuvent endommager les cellules, conduisant à:
* Dommages à l'ADN: Cela peut provoquer des mutations, une mort cellulaire ou une croissance cellulaire incontrôlée (cancer).
* Dommages aux protéines: Cela peut perturber la fonction des protéines et les processus cellulaires.
* peroxydation lipidique: Cela endommage les membranes cellulaires, conduisant à un dysfonctionnement cellulaire.
Conclusion:
Bien que l'eau ne devienne pas radioactive lorsqu'elle est irradiée, elle subit des changements importants qui peuvent avoir des conséquences biologiques majeures. La production d'espèces réactives comme les radicaux hydroxyles est un mécanisme clé par lequel le radiation endommage les organismes vivants.
