Une cellule prise dans un faisceau de protons ressemble à une ville après un bombardement ciblé : ici des quartiers entiers sont détruits, là seulement des vitres sont brisées. La survie de la ville dépend des bâtiments touchés et de la répartition des impacts. Autrefois, les médecins évaluaient les dégâts par la puissance globale du bombardement, mais cela ne suffit pas : deux doses identiques peuvent produire des destructions très différentes.
Le nouveau modèle agit comme un expert méticuleux en évaluation des dommages, qui ne regarde pas seulement la force des explosions mais aussi leur emplacement. Il analyse comment l'énergie des particules se répartit à différentes échelles : des petits amas de quelques nanomètres (où se brisent les brins d'ADN) aux traces micrométriques (les sillons laissés par la particule dans les tissus). Le modèle décide lui-même des détails à prendre en compte et les montre aux humains — comme un traducteur qui souligne les mots-clés d'un document.
Le plus intéressant : aucune échelle ne s'est révélée dominante. Pour une prédiction précise, il faut toutes les échelles à la fois — des dommages nanométriques aux traces micrométriques. Mais plus l'échelle est petite, plus sa contribution est grande. L'indicateur habituel du TEL (transfert d'énergie linéique — l'énergie déposée par la particule par unité de longueur) s'est avéré secondaire. C'est comme si, pour évaluer les dégâts d'un bombardement, il était plus important de savoir quelles maisons sont touchées que la puissance totale des bombes.
Cette approche pourrait modifier la planification de la radiothérapie : au lieu de valeurs moyennes grossières, les médecins disposeraient d'une carte des points vulnérables de la tumeur. De plus, le modèle aide à comprendre pourquoi certaines cellules meurent par irradiation et d'autres survivent — et comment protéger les tissus sains pendant le traitement.
L'énergie déposée par une seule particule dans une cellule peut être concentrée en amas de la taille de quelques atomes — ce sont précisément ces amas qui rompent le plus souvent l'ADN.