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L’évaluation et la gestion des risques associés aux expositions aux radionucléides émetteurs Auger et bêta


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Avis et proposition de pistes de recherche, Rapport de la direction scientifique 2010-03, 106 p.

Type de document > *Rapport/contribution à GT (papier ou CD-Rom)

Mots clés > détecteur de neutrons, émetteurs bêta, radioprotection

Unité de recherche > IRSN/DS

Auteurs > PAQUET François, BIAU Alain, BLANCHARDON Eric, PASQUIER Jean-Luc

Date de publication > 31/03/2010

Résumé

L’évaluation et la gestion des risques associés aux expositions aux rayonnements ionisants sont définies par le système général de radioprotection, proposé par la Commission internationale de protection radiologique (CIPR). Ce système est considéré par une grande majorité d’utilisateurs comme étant un système robuste, dont la pertinence pour la gestion et la prévention des expositions n’est plus à démontrer. Malgré cela, un certain nombre de voix dissonantes se font entendre, affirmant que ce système n’est pas adapté à l’estimation des risques consécutifs aux expositions internes et ce, particulièrement, lorsque les radionucléides incorporés se désintègrent en émettant des électrons. Les critiques du système portent particulièrement sur les radionucléides émetteurs Auger et bêta, dont l’incorporation peut survenir lors d’expositions environnementale ou industrielle ou, simplement, lors d’une utilisation médicale des rayonnements ionisants à des fins diagnostiques ou thérapeutiques.

 
Ces débats tirent leur origine d’une carence de données dans les domaines de la dosimétrie et de la toxicologie de ces radionucléides. Les émetteurs Auger et bêta peuvent, selon le vecteur auquel ils sont associés, être distribués de façon préférentielle dans certaines structures tissulaires, voire dans certains organites cellulaires. Cette distribution hétérogène peut, eu égard au parcours limité des électrons dans la matière, générer des dépôts d’énergie très localisés, non pris en compte dans les méthodes de dosimétrie conventionnelle qui font l’hypothèse de dépôts uniformes d’énergie.
Ces particularités physiques et biochimiques de certains de ces radionucléides semblent influencer directement leur toxicité cellulaire. Il est ainsi établi que la distribution intranucléaire d’iode-125 est plus efficace pour l’induction de mutations voire de mort cellulaire qu’une distribution cytosolique1. Ce point s’explique par le très faible parcours des électrons Auger dans la matière (de l’ordre de quelques dizaines de nm), qui, dans le cas d’une distribution intranucléaire, délivreraient toute leur énergie à proximité de l’ADN, dont l’atteinte est préjudiciable à la survie de la cellule.
L’observation de ces phénomènes a conduit un certain nombre de scientifiques à réclamer une révision, voire l’abandon du système actuel de radioprotection et la création de nouveaux concepts qui prendraient en compte les particularités énoncées ci-avant. Divers autres systèmes ont été proposés, basés sur une dosimétrie menée au niveau cellulaire voire moléculaire, dont l’objet est de déterminer les dépôts d’énergie survenus à proximité ou dans la molécule d’ADN. De fait, les progrès réalisés dans le domaine de la modélisation permettent maintenant de calculer avec précision ces dépôts d’énergie à pratiquement toutes les échelles, allant des molécules aux tissus dans leur ensemble.
Pour autant, les algorithmes développés pour le calcul des doses au niveau moléculaire ne sont pas suffisants pour prétendre à une meilleure appréciation des risques encourus.
Privilégier une approche microdosimétrique pour des évaluations de risque nécessiterait de connaitre de façon exhaustive la nature des cibles biologiques des rayonnements, les relations doses-effets aux différents niveaux d’organisation et, surtout, l’ensemble des mécanismes conduisant d’un dépôt cellulaire d’énergie à l’apparition d’un détriment sanitaire. Il est établi que l’organisme humain a développé de nombreux mécanismes de défense, incluant la réparation des molécules lésées, le remplacement des cellules tuées et l’élimination des cellules mutées. La connaissance détaillée de ces mécanismes de réparation ou au contraire de propagation et d’amplification d’un dégât moléculaire est donc un préalable indispensable à l’utilisation, à des fins de radioprotection, de toute information dosimétrique moléculaire ou cellulaire.

 
Les connaissances requises ne sont pas disponibles aujourd’hui. De fait, il n’est pas encore possible de relier un dépôt d’énergie cellulaire à une probabilité d’apparition d’effet sanitaire. Ces carences ont conduit la CIPR à choisir un système de protection fondé sur l’observation macroscopique de détriments sanitaires, reliés à une dose globale de rayonnement, plutôt que sur une analyse mécaniste au niveau cellulaire et une intégration des différentes étapes conduisant à la genèse de pathologies radioinduites. Cette approche a des limites reconnues, mais vise à fournir un système simple de gestion des expositions.
Les déficits heuristiques des autres approches susceptibles de constituer une alternative au système actuel de radioprotection ne doivent pas décourager les efforts. Le système de radioprotection peut et doit être amélioré afin de prendre en compte les éventuelles particularités des radionucléides ou de certaines situations d’exposition. La protection contre l’exposition aux émetteurs Auger et bêta bénéficierait de la réalisation d’études mécanistes, dédiées à l’étude des dépôts d’énergie des émetteurs dans les différentes structures cellulaires mais également de la réalisation d’études en radiotoxicologie, propres à préciser les efficacités biologiques relatives de chaque émetteur Auger utilisé en médecine et de certains émetteurs bêta dont le comportement peut dépendre fortement de leur forme chimique lors de l’incorporation.
Les compétences scientifiques, ainsi que les moyens humains et matériels nécessaires à la réalisation de ces études, sont identifiés et disponibles. Il conviendrait maintenant de les mobiliser, afin d’améliorer la protection des personnes exposées à ces radionucléides.

 

 

1 Une distribution cytosolique correspond à un dépôt homogène dans la partie soluble de la cellule (en dehors
des organites cellulaires).