La radioactivité est-elle un danger pour l'Homme ?

 
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1. Introduction

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     Nous avons vu avec l'exemple de Tchernobyl la nocivité des rayonnements ionisants. L'ionisation provoquée par un rayonnement, en traversant le milieu vivant, est susceptible d'entraîner des modifications chimiques au niveau de diverses molécules du milieu cellulaire et notamment l'acide désoxyribonucléique (ADN). Dans un premier temps nous allons examiner les différents types d'exposition , puis nous étudierons l'action de la radioactivité sur les tissus vivant ; enfin nous verrons comment les radionucléides peuvent être des outils thérapeutiques.

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2. Les différents types d'exposition

     Il faut distinguer deux types d'exposition aux radiations :
- les expositions brusques, courtes et intensives
- les expositions à faibles doses mais qui durent plusieurs dizaines d'années.

     Jusqu'à présent, les expériences à propos des faibles doses ont été peu concluantes. Néanmoins, pour ces doses qui reviennent à étudier l'effet de la radioactivité naturelle sur la santé, on a trouvé des résultats : les effets sont si peu importants qu'il sont difficilement détachables de la radioactivité naturelle : le nombre de cancers ne permet pas de dire s'il aurait été moins important pour une radioactivité moindre.

     Par ailleurs, en France, la radioactivité naturelle est de 2,4 mSv/an alors qu'elle est de 9mSv/an dans certaines parties de l'Inde et sur les plateaux du Brésil. Toutefois, aucune augmentation de cancers ou mutations n'a été significativement trouvée par rapport à la France. On cherche à savoir s'il s'agit d'une adaptation.

Remarque : la radioactivité dans notre environnement provient essentiellement des sols et de certains matériaux de construction (dégagement du radon).

[ Pour voir le schéma en grand, cliquez ici ]

     Pour les expositions brusques, seuls les morts survenus immédiatement, quelques semaines ou quelques mois après peuvent être réellement attribuées à ces expositions. Par ailleurs, pour les effets de radiations, les expériences menées l'ont été sur des souris en prenant comme base : sensibilité des cellules de la souris = sensibilité des cellules humaines.

     Les enfants sont les plus sensibles. Lors de la croissance, beaucoup de cellules sont en divisions, c'est à ce moment là que les radiations peuvent facilement toucher les molécules d'ADN ; ce qui entraîne la nécessité de réparer plus d'ADN.

Conclusion : l'augmentation actuelle de la radioactivité et les extrapolations ne sont pas révélatrices d'un réel danger et ces dernières ne mettent pas en cause la radioactivité dans l'incidence de l'apparition spontanée d'un surcroît de maladies héréditaires.

 

3. L'action sur les tissus vivants

     Au niveau de la cellule, la lésion de l'ADN peut provoquer la modification des informations contenues (mutation), ou bien une perte de viabilité (mort cellulaire).

     La plupart des lésions produites au niveau de l'ADN sont réparées par les systèmes internes de la cellule. La dose et le débit de dose interviennent. A fort débit de dose, il peut y avoir saturation des mécanismes de réparation. Ceci explique qu'une dose reçue en une fois ait des effets plus importants qu'une dose fractionnée qui laisse aux mécanismes de réparation la possibilité de jouer leur rôle.

     A dose égale de rayonnements absorbés, les cellules ont une sensibilité différente : elles sont d'autant plus radiosensibles qu'elles se divisent plus (c'est le cas de la moelle osseuse, des cellules reproductrices et du tissu embryonnaire).

La double hélice de l'ADN (A = adénine / C = cytosine / G = guanine / T = thymine)

3. 1. Les effets à seuil

     Ils se manifestent dans un délai qui va de quelques heures à plusieurs mois après l'irradiation. Leur délai d'apparition est égal à la durée de vie de la cellule considérée. Cette durée est très variable d'un type cellulaire à l'autre : 15 jours pour la peau, 74 jours pour les spermatozoïdes.

     Ce sont des effets à seuil, c'est-à-dire qu'ils ne surviennent qu'au-dessus d'une certaine dose. Ils sont d'autant plus graves que la dose reçue est plus forte et que la zone irradiée est plus étendue. On distingue les irradiations globales, qui affectent le corps entier, et les irradiations partielles.

     Dans le cas d'une irradiation globale, le tissu critique est la moelle osseuse, où se forment les cellules sanguines. Aucun effet n'est constaté pour un équivalent de dose inférieur à 0,3 Sv. De 0,3 à 1 Sv, il y a diminution temporaire spontanément réversible du nombre des lymphocytes (variété de globules blancs) ; aucun traitement n'est nécessaire. Pour des équivalents de dose compris entre 1 et 2 Sv, des signes cliniques se manifestent (vomissements). L'hospitalisation est nécessaire ; la guérison survient spontanément. Au-delà de 2 Sv, un traitement doit être entrepris dans un centre spécialisé.

     Les rayonnements peuvent avoir un effet immunodépresseur (vulnérabilité accrue aux infections) si l'équivalent de dose dépasse 1 Sv en irradiation unique. La " dose létale 50 ", qui entraîne 50% de décès en l'absence de traitement, est évaluée chez l'homme à 4,5 Sv reçus en une seule fois. Pour certains traitements par radiothérapie, dans des conditions bien codifiées, on administre des équivalents de dose " corps entier " beaucoup plus élevés, allant jusqu'à 10 Sv.

     En matière d'irradiation partielle, les tissus les plus sensibles sont les tissus reproducteurs, le cristallin et la peau.

     L'irradiation des organes génitaux peut entraîner chez l'homme une stérilité temporaire (entre 2 et 6 Sv) ou définitive (équivalents de dose supérieurs à 8 Sv). Chez la femme, une telle irradiation provoque la stérilité pour un équivalent de dose qui diminue avec l'âge (12 Sv à 20 ans ; 5 Sv à 45 ans).

     Les effets sur la peau varient en fonction de l'équivalent de dose :
- érythème (rougeur) pour une irradiation localisée de 4 à 7 Sv ;
- phlyctène (cloque) pour une irradiation localisée de 7 à 10 Sv ;
- nécrose pour des doses supérieures à 12 Sv.

     La cataracte (opacification du cristallin) s'observe pour des doses de l'ordre de 0,8 Gy pour une irradiation par neutrons, de 4 Gy pour une irradiation X ou γ. Son délai d'apparition est de 1 à 10 ans ; il varie en fonction inverse de la dose reçue.

     L'exposition aux rayonnements de l'embryon ou du fœtus peut entraîner des effets tératogènes : malformations (squelette, oeil, cerveau) observées chez l'animal, retards mentaux (aucun effet constaté pour des doses inférieures à 0,12 Gy), ou des troubles de croissance (diminution de la taille, du poids, du périmètre crânien).

3. 2. Les effets aléatoires

     Ce sont des effets dont la probabilité d'apparition dans une population irradiée augmente avec la dose reçue. Il s'agit des cancers et des effets génétiques.

a) Les cancers

     Tout d'abord, rappelons ce qu'est un cancer : c'est une dégénérescence de cellules qui se reproduisent anormalement rapidement, indépendamment du fonctionnement de l'organisme. Or, de pareils comportements cellulaires sont la conséquence d'une modification de l'ADN.     

     Les cancers radio-induits ne se distinguent d'aucune façon des autres cancers. L'évaluation des effets cancérogènes des rayonnements ionisants est faite à partir de l'expérimentation animale et des enquêtes sur les populations irradiées pour des raisons diverses (médicales, professionnelles, Hiroshima et Nagasaki, Tchernobyl).

     Les conclusions de ces études sont les suivantes :

- l'exposition à de fortes doses de rayonnements augmente la probabilité de certains cancers ;

- la fréquence des cancers est très variable d'un tissu à l'autre pour une même dose de radiation. Après des doses supérieures à 1 Gy, des enquêtes ont montré une augmentation de l'incidence de certains cancers : thyroïde chez l'enfant, sein, leucémie ;

- les cancers radio-induits apparaissent après un certain temps de latence (5 à 10 ans pour les leucémies, jusqu'à 40 ans pour d'autres cancers) ;

- la fréquence des cancers dans une population varie en fonction de la dose reçue. Un effet cancérogène n'est statistiquement décelable que pour des doses élevées de l'ordre de 1 Gy en dose individuelle moyenne. Au-delà, il y a proportionnalité de la fréquence à la dose. En-dessous de 1 Gy, l'étude statistique des observations ne met pas en évidence de différence significative entre un groupe irradié et un groupe non irradié. Pour les faibles doses de rayonnement, on admet par prudence : qu'il n'y a pas de dose seuil, que toute dose comporte un risque, que ce risque est proportionnel à la dose reçue. Les experts évaluent ce risque à une valeur comprise entre zéro et 125 cancers pour 10000 personnes qui auraient reçu 1 Gy. Rappelons que dans cette population, on observerait 2300 décès par cancer " naturel " selon les statistiques nationales.

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     L'organisme peut faire face au risque de cancer. En effet, nous possédons un gène (situé sur le bras court du chromosome 17) qui code une protéine appelée P53 (phosphoprotéine composée de 393 acides aminés). Lors d'une dégénérescence cellulaire, cette protéine est lâchée au niveau des cellules mutantes et a pour but de permettre la réparation de l'ADN. Pour cela, elle bloque momentanément la division cellulaire au moment de l'interphase : dans ce cas la réparation de l'ADN est possible. Mais il s'avère parfois que les dégâts sont irréversibles et la P53 ordonne alors à la cellule mutante de s'auto-détruire.

b) Les effets génétiques

     Dans ce cas ce sont des cellules reproductrices qui sont lésées, par irradiation partielle ou totale. Tout nouvel individu est le résultat de la fusion de deux cellules germinales (ovule et spermatozoïde) qui forment l'œuf à partir duquel s'édifiera l'ensemble de l'organisme. Ainsi, toute modification (mutation) de l'ADN de ces cellules peut modifier les caractères génétiques transmis à la descendance.

     D'une façon générale, les cellules germinales mâles sont plus sensibles aux radiations que les cellules germinales femelles. Cette radiosensibilité différentielle s'explique par des divisions cellulaires (mitoses) continues chez l'homme à partir de la puberté.

Les rayonnements ionisants peuvent induire des anomalies chromosomiques. Un chromosome dicentrique est visible en haut à gauche.

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 4. Les radionucléides, outils thérapeutiques

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     Les effets des radionucléides incorporés ne sont pas que dommageables pour la santé de l'homme. Très tôt le radium fut employé pour traiter des affections rhumatismales et infectieuses. L'observation d'effets secondaires, néfastes, a réduit le champ d'application des radionucléides en thérapeutique aux seuls traitements des affections cancéreuses. La curiethérapie est une radiothérapie interne où la source est implantée en bordure de la tumeur. Elle est utilisée, par exemple, dans le traitement de cancers du col de l'utérus. Cette technique conduit à une irradiation continue à faible débit de dose (césium 137, iridium 192). 

     Une seconde approche consiste à mettre à profit les propriétés de fixation sélective de certains radionucléides comme l'iode 131 qui se fixe sur les cellules thyroïdiennes normales ou cancéreuses. Cette méthode rend possible de traiter efficacement les métastases de cancers thyroïdiens. Par ailleurs, les radionucléides couplés à un anticorps spécifique d'une tumeur permettront de traiter avec précision certaines affections tumorales disséminées, l'irradiation étant limitée à la cellule cancéreuse ayant fixé le complexe anticorps-radionucléide.

 

 
 

 
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