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Micro-dosimétrie, théorie et simulations numériques

L’équipe iRiBio s’attache à développer des modèles quantiques capables de décrire finement - via le calcul de sections efficaces multi-différentielles et totales - les interactions induites par impact de particules chargées dans un milieu biologique tout d’abord « standardisé » - en considérant ce dernier comme essentiellement constitué d’eau - puis peu à peu « complexifié » en introduisant des composantes moléculaires biologiques. Ces recherches sont avant tout des travaux théoriques visant à modéliser - dans un formalisme quantique - les processus d’ionisation, de capture électronique, de transfert ionisant induits par impact d’ions ainsi que les processus d’ionisation et de diffusion élastique induits par impact électronique et positronique. Dans l’ensemble de ces travaux, les prédictions théoriques obtenues sont confrontées aux mesures expérimentales soit existantes, soit initiées auprès de collaborateurs expérimentateurs.

Les activités du groupe iRiBio en modélisation se focalisent sur l’extension de l’outil de simulation Monte Carlo Geant4 (Geant4 et Geant4@IN2P3) à la frontière entre la physique, la médecine et la biologie. Ces développements permettront de proposer à terme un outil de simulation numérique entièrement libre à la communauté scientifique et validé pour la simulation des interactions particules-matière, de l’échelle de l’ADN jusqu’à la modélisation d’environnements radiatifs spécifiques.
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Financements

  • ANR Geant4-DNA
  • IN2P3
  • Université de Bordeaux
  • Région Aquitaine
  • European Space Agency

Collaborations

  • Collaborations Geant4 et Geant4-DNA
  • Collaboration « Biopuces » LAB-CENBG (CNES)
  • Laboratoire International Associé France-Corée (FKPPL)
  • Collaborations internationales : Institut de Physique de Rosario ; Griffith University ; Univ. de Tizi-Ouzou ; Univ. de Bordj-Bou-Arreridj ; Univ. de Liège ; Department of Nuclear Medicine, Aalborg ; Tata Institute of Fundamental Research, Mumbai ; Kyoto University ; Sandia National Laboratories, USA.

Contacts

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Références

  • Diffusion-controlled reactions modeling in Geant4-DNA, M. Karamitros, S. Luan, M.A. Bernal, J. Allison, G. Baldacchino, M. Davidkova, Z. Francis, W. Friedland, V. Ivantchenko, A. Ivantchenko, A. Mantero, P. Nieminem, G. Santin, H.N. Tran, V. Stepan, S. Incerti, J. Comput. Phys. 274 (2014) 841-882
  • "Quantum-mechanical predictions of electron-induced ionization cross sections of DNA components", C. Champion, J. Chem. Phys. 138, 184306 (2013).
  • Preparation of the Biochip experiment on the EXPOSE-R2 mission outside the International Space Station, F. Vigier, A. Le Postollec, G. Coussot, D. Chaput, H. Cottin, T. Berger, S. Incerti, S. Triqueneaux, M. Dobrijevic, O. Vandenabeele-Trambouze, Adv. Space. Res. 52 (2013) 2168-2179
  • Geant4 electromagnetic physics : improving simulation performance and accuracy, V. N. Ivanchenko, S. Incerti, J. Allison, A. Bagulya, J. M. C. Brown, C. Champion, S. Elles, Z. Francis, V. Grichine, A. Ivantchenko, J. Jacquemier, M. Karamitros, M. Maire, A. Mantero, J. P. Marques, L. Pandola, M. Raine, M. A. Reis, G. Santin, D. Sawkey, A. Schaelicke, M. Schenk, A. Taborda, L. Urban and T. Yamashita, Proceedings of the Joint International Conference on Supercomputing in Nuclear Applications and Monte Carlo 2013 (SNA + MC 2013), La Cité des Sciences et de l’Industrie, Paris, France, October 27-31, 2013, 03101
  • "Quantum-mechanical predictions of DNA and RNA ionization by energetic proton beams", M. E. Galassi, C. Champion, P. F. Weck, R. D. Rivarola, O. Fojón and J. Hanssen, Phys. Med. Biol. 57, 2081-2099 (2012).
  • Monte Carlo simulation of energy-deposit clustering for ions with the same LET in liquid water, Z. Francis, S. Incerti, V. Ivanchenko, C. Champion, M. Karamitros, M. Bernal, Z. El Bitar, Phys. Med. Biol. 57 (2012) 209-224
  • "Proton-induced single electron capture on DNA/RNA bases", C. Champion, P. F. Weck, H. Lekadir, M. E. Galassi, O. Fojón, P. Abufager, R. D. Rivarola, and J. Hanssen, Phys. Med. Biol. 57, 3039-3049 (2012).
  • Monte-Carlo dosimetry on a realistic cell monolayer geometry exposed to alpha-particle, P. Barberet, F. Vianna, M. Karamitros, T. Brun, N. Gordillo, P. Moretto, S. Incerti, H. Seznec, Phys. Med. Biol. 57 (2012) 2189-2207
  • "EPOTRAN : a full-differential Monte Carlo code for electron and positron transport in liquid and gaseous water", C. Champion, C. Le Loirec, and B. Stosic, Int. J. Radiat. Biol. 88, No.1-2, 62-65 (2012).
  • The invariance of the total direct DNA strand break yield, M. A. Bernal, C. E. de Almeida, C. S. Sampaio, S. Incerti, C. Champion, P. Nieminen, Med. Phys. 38, (2011) 4147-4153
  • Biochip for astrobiological applications : Investigation of low energy protons effects on antibody performances, M. Baqué, A. Le Postollec, G. Coussot, T. Moreau, I. Desvignes, S. Incerti, P. Moretto, M. Dobrijevic and O. Vandenabeele-Trambouze, Planetary and Space Science 59 (2011) 1490-1497
  • Comparison of Geant4 very low energy cross section models with experimental data in water, S. Incerti, A. Ivanchenko, M. Karamitros, A. Mantero, P. Moretto, H. N. Tran, B. Mascialino, C. Champion, V. N. Ivanchenko, M. A. Bernal, Z. Francis, C. Villagrasa, G. Baldacchino, P. Guèye, R. Capra, P. Nieminen, C. Zacharatou, Med. Phys. 37 (2010) 4692-4708
  • The Geant4-DNA project, S. Incerti, G. Baldacchino, M. Bernal, R. Capra, C. Champion, Z. Francis, S. Guatelli, P. Guèye, A. Mantero, B. Mascialino, P. Moretto, P. Nieminen, A. Rosenfeld, C. Villagrasa and C. Zacharatou, Int. J. Model. Simul. Sci. Comput. 1 (2010) 157–178
  • Monte Carlo dosimetry for targeted irradiation of individual cells using a microbeam facility, S. Incerti, H. Seznec, M. Simon, Ph. Barberet, C. Habchi, Ph. Moretto, published in Rad. Prot. Dos. 133, 1 (2009) 2-11
  • Monte-Carlo Simulation of the radiation environment encountered by a biochip during a mission to Mars, A. Le Postollec, S. Incerti, M. Dobrijevic, L. Desorgher, G. Santin, Ph. Moretto, O. Vandenabeele-Trambouze, G. Coussot, L. Dartnell, P. Nieminen, Astrobiology 9 (3) (2009) 311-323
  • "CELLDOSE : a Monte Carlo code to assess electron dose distribution : S values for 131I in spheres of various sizes", C. Champion, P. Zanotti-Fregonara, and E. Hindié, J. Nucl. Med. 49, 151-157 (2008).
  • "DNA core-ionization and cell inactivation", A. Boissière, C. Champion, A. Touati, M.-A. Hervé du Penhoat, L. Sabatier, A. Chatterjee, and A. Chetioui., Radiat. Res. 167, 493-500 (2007).
  • "Positron follow-up in liquid water : I. A new Monte Carlo track-structure code", C. Champion and C. Le Loirec., Phys. Med. Biol. 51, 1707-1723 (2006).
  • "A Monte Carlo code for the simulation of heavy-ion tracks in water", C. Champion, A. L’Hoir, M. -F. Politis, P. D. Fainstein, R. D. Rivarola, and A. Chetioui, Radiat. Res. 163, 222-231 (2005).
  • Geant4 - a simulation toolkit, S. Agostinelli et al. - the Geant4 collaboration, Nucl. Instrum. and Meth. A 506 (2003) 250-303
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