L'absence d'oxygène intratissulaire est un facteur de résistance vis-à-vis des radiations ionisantes et le rôle de l'oxygène comme facteur d'amplification de l'effet biologique des radiations a été étudié dans de nombreux modèles expérimentaux. Pour des pO₂ de l'ordre de 2 mmHg, la radiosensibilité relative des cellules tumorales est intermédiaire entre celle maximale observée dans l'air, et celle minimale observée en anoxie. Des cellules pypoxiques clonogènes sont présentes dans les tumeurs murines et dans les tumeurs humaines hétérotransplantées. Grâce à la mesure de la pO₂ in vivo (techniques de polarographie), des valeurs basses de pO. (< 10 mmHg) ont été mises en évidence dans différentes localisations tumorales humaines (sphère ORL, col utérin, sein, mélanome, etc). Afin de radiosensibiliser ces tumeurs hypoxiques, des dérivés imidazolés ont été développés en clinique, mais les résultats obtenus ont été en règle décevants. De nouvelles voies de recherche sont en cours avec l'utilisation de molécules cytotoxiques des cellules hypoxiques associées à la radiothérapie. Dans cet article, nous décrirons les principaux résultats obtenus dans les études cliniques utilisant des radiosensibilisateurs chimiques.