Les rayonnements abîment les cellules essentiellement au niveau de leur ADN, c’est-à-dire de la carte d’identité des cellules. L’ADN se trouve dans le noyau de chaque cellule du corps. Quand l’ADN est abîmé, les cellules ne peuvent plus se multiplier et finissent par mourir. Cette destruction n’est pas immédiate, elle se produit quand les cellules sont amenées à se diviser.

Dans la curiethérapie, les rayonnements sont issus de sources radioactives. Dans la radiothérapie externe, ils sont produits par des machines, le plus souvent aujourd’hui des accélérateurs linéaires de particules. Il existe plusieurs types de rayons qui pénètrent plus ou moins dans le corps et y déposent leur énergie de manière différente.

Les deux rayonnements les plus couramment utilisés actuellement en radiothérapie externe sont les photons ou rayons X (utilisés dans 90 % des cas) et les électrons. Plus rarement, on utilise aussi des protons (on parle de protonthérapie) ou un autre type de particules actuellement en cours d’évaluation, les ions carbone.

> Voir Les techniques de radiothérapie externe

Les rayons provoquent des lésions sur toutes les cellules qu’ils touchent, que ce soient des cellules cancéreuses ou saines. C’est ce qui explique les effets secondaires de la radiothérapie.

L’enjeu de tout traitement par radiothérapie consiste donc à maximiser son efficacité sur la tumeur, tout en minimisant la toxicité sur les tissus sains et les organes avoisinants, aussi appelés organes à risque. Pour cela, il faut concentrer le plus précisément possible l’irradiation sur le volume de la tumeur : les progrès technologiques des dernières années sont à ce titre considérables.