Comme nous venons de le voir, la radioactivité peut tuer les cellules, à plus ou moins long terme. Nous allons maintenant étudier en quoi ce phénomène néfaste peut-être utile pour les cancérologues (que nous appelerons désormais oncologues). Il convient tout d'abord de réaliser un bref rappel sur le cancer.
Le cancer est un maladie où les cellules se multiplient de façon continue et non-contrôlée, formant à la longue une grosseur nommée tumeur. Cette tumeur n'est pas le seul problème causé par le cancer; les cellules malades peuvent se répandre dans l'organisme à travers le système sanguin ou lymphatique. De nouveaux foyers, métastases, apparaisent sur les organes stratégiques qui communiquent beaucoup avec le milieu intérieur (foie,rein, cerveau).
C'est au niveau le plus élémentaire que se trouvent les raisons de ces dérèglements : sur l'ADN, support de l'information génétique. L'ADN est contenu dans le noyau de la cellule.
La structure de l'ADN est celle d'une double hélice comme sur le shéma ci-dessous.
Si l'on dépliait l'ADN de facon à le placer à plat, on pourrait le considérer comme une longue échelle.
Si l'on coupe cette échelle au mileu dans la longueur, on obient les deux chaines de nucléotides. Il est important de comprendre que ces chaines sont complémentaires. La cellule peut donc réparer ses brins abimés, sauf, si l'erreur consiste en une mutation ponctuelle. Dans ce cas, les deux chaines sont modifiées au même endroit tout en restant compatibles (adénine guanine; thymine cytosine).
Une autre source d'erreur est le mécanisme de réparation décrit précédemment, il fait intervenir un grand nombre de molécules et contient une marge d'approximation.
Ces deux sources d'erreurs sont dues à la présence de facteurs mutagènes dans notre environnement (UV de façon naturelle mais aussi tabac, alimentation, produits chimiques). Les mutations sont controlées la plupart du temps par l'organisme, il arrive cependant qu'un cas précis se déclare : la cellule voit son gène antioncogène (qui limite la division) inactivé et ses gènes oncogènes activés en excès. La cellule aura donc tendance à se multiplier.
Si l'on ajoute une mutation au niveau des gènes réparateurs, la cellule va subir de plus en plus de mutations. Cette cellule est le début d'une tumeur. Il faut qu'un grand nombre de facteurs soit réunit, c'est pourquoi les cancers n'apparaissent qu'à un certain âge, lorsque l'exposition à l'environnement a créé un grand nombre de modifications.
La cellule crée se multiplie donc très vite, mais n'a plus de système de réparation de son ADN. Or comme nous l'avons vu, l'effet principal des rayons est mutagène, il endommage l'ADN et engendre donc des mutations. Il est évident que lors de la découverte de la radioactivité, on ignorait absolument cet effet (l'ADN est découvert en 1964). La première radiothérapie a eu lieu à Lyon en 1896, soit environ un an après la découverte du phénomène qui ne portera son nom de radioactivité qu'en 1898. Le premier patient est traité pour un sarcome de l'estomac, une diminution de la tumeur est observée. Ce succès est suffisant pour faire entrer la radiothérapie dans le monde médical, d'autant qu'aucune autre technique de traitement efficace n'est disponible à l'époque.
La radiothérapie n'a finalement pas évolué dans le principe, le but étant d'exposer les celulles malades au rayonnement pour les détruire directement ou par mort différée. L'évolution n'a eu de cesse cependant de protéger le malade de l'exposition (nous évoquerons plus tard les cancers radio-induits). Il a donc fallu améliorer la précision, contrôler la dose, gérer le fractionnement des séances, la durée du traitement, la dose totale nécessaire pour éviter tout surdosage, mais aussi tout sous dosage. Il est en effet très difficile de reprendre un traitement et un cancer insuffisamment soigné est considéré comme un échec de la thérapie.
La protection du personnel hospitalier et le confort ont aussi considérablement évolués : des traitements plus faciles à mettre en oeuvre, moins dangereux, plus précis dans la balistique et dans les doses.