Poignant, Floriane, Gervais, Benoit, Ipatov, Andrei, Monini, Caterina, Cunha, Micaela, Lartaud, Pierre-Jean, Bacle, Thibault, Testa, Etienne, Beuve, Michael, Institut de Physique Nucléaire de Lyon (IPNL), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Saint Petersburg State Technical University, Saint Petersburg State Polytechnical University (SPSPU), ANR-11-LABX-0063,PRIMES,Physique, Radiobiologie, Imagerie Médicale et Simulation(2011), Rayet, Béatrice, Physique, Radiobiologie, Imagerie Médicale et Simulation - - PRIMES2011 - ANR-11-LABX-0063 - LABX - VALID, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
International audience; The main challenge of radiotherapy is to focus the irradiation dose in cancer cells while preserving the healthy cells surrounding the tumor. Among the different strategies, the use of radiosensitizers aims to amplify the destructive effects of dose in the tumor1. Nanoparticles of heavy metals such as gold and gadolinium, are particularly promising radiosensitizers. If their radiosensitizer effect has been studied for about two decades, the origin of this phenomenon is yet quite unknown and barely quantified.Litterature suggests that irradiation would generate a physical effect called Auger cascades. This effect would lead to a local increase secondary electrons around the nanoparticle, thus implifying the critical cell damages of direct sensible molecules such as DNA, or through a boost of free radicals. These effects are produced at nanometric scales and at very short time (10-15 to 10-12 seconds) but have consequences on the patient scale.Because this physical and chemical effects are not directly observable, the simulation tool is therefore mendatory to better understand the initial mecanisms. Our goal is to first develop a simulation that enables us to calculate the spatial dose and free radicals distribution around the nanoparticles, and to quantify the induced boost2,3. Secondly, we want to inject the results in the model Nanox4, originally developed in IPNL to calculate the biological dose in hadron-therapy.These two allow us to assess the the quality of our models, and the relevance of the scenarii offered in literature. The final aim is to guide the development of the nanoparticles and, if possible, to help to planify clinical treatment of nanoparticle-based radiotherapy.