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La radioactivité et ses effets

Les conséquences des rayonnements ionisants

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Les conséquences des rayonnements ionisants au niveau de l’organisme

L’énergie générée par les rayonnements ionisants peut entraîner des modifications de la matière vivante, au niveau cellulaire où ces rayonnements induisent des lésions.

Deux approches sont utilisées pour étudier leurs différents effets biologiques : l’épidémiologie et l’expérimentation sur des cellules d’organismes vivants. Les effets des rayonnements ionisants sur l’organisme varient en fonction de la dose reçue et de différents facteurs : la source (activité ou intensité de fonctionnement, nature, énergie…), le mode d’exposition (temps, débit…) et la cible (tissus ou organes touchés, âge de l’individu…).

Il existe deux types d’effets biologiques :

  • les effets immédiats (ou déterministes) : une forte irradiation par des rayonnements ionisants provoque des effets immédiats sur les organismes vivants comme, par exemple, des brûlures plus ou moins importantes. En fonction de la dose et selon l’organe touché, le délai d’apparition des symptômes varie de quelques heures (nausées, radiodermites) à plusieurs mois. Des effets secondaires peuvent même être observés des années après une irradiation (fibroses, cataracte) ;
  • les effets à long terme (effets aléatoires ou stochastiques) : les expositions à des doses plus ou moins élevées de rayonnements ionisants peuvent avoir des effets à long terme sous la forme de cancers et de leucémies. La probabilité d’apparition de l’effet augmente avec la dose. Le délai d’apparition après l’exposition est de plusieurs années. Une pathologie radio-induite n’a pas de signature particulière : il n’existe pas de marqueur biologique permettant de différencier, par exemple, un cancer pulmonaire dû au tabac, d’un cancer pulmonaire radio-induit.

 

Quand les tissus ne sont pas trop atteints, ces effets sont réversibles et les zones touchées peuvent guérir. Mais, dans le cas d’une très forte irradiation, un trop grand nombre de cellules sont détruites, entraînant la destruction des tissus ou organes irradiés, ce qui peut nécessiter l'amputation d'un membre ou, en cas d'atteinte des systèmes vitaux, peut conduire au décès de la victime.

 

Les effets des fortes doses de rayonnements

L’état général d’une personne contaminée ou iradiée dépend des dommages subis au niveau des cellules. Ainsi, comme le montre le tableau suivant :

  • des rougeurs apparaissent au niveau des cellules de la peau pour une dose supérieure à 1 Gy ;
  • les gonades (cellules sexuelles) subissent des modifications irréversibles chez l’homme pour une dose supérieure à 5 Gy ;
  • le cristallin, qui régit la netteté de l’image vue par l’oeil, est endommagé à une dose supérieure à 4 Gy.

Effets d'une irradiation aigue selon l'organe exposé. @IRSN

Sans traitement, ces troubles vont conduire à des faiblesses multiples des fonctions vitales. Comme le montre le tableau ci-dessous, les cellules du sang sont atteintes pour une dose supérieure à 1 Gy alors que les voies digestives sont atteintes à partir d'une dose supérieure à 10 Gy.

Effets d'une irradiation aigue selon la partie de l'organisme exposé. @IRSN

Si les dommages de la cellule irradiée sont faibles, elle peut survivre et se reproduire. Cependant son ADN peut avoir été atteint, ce qui peut être à l’origine de :

  • cancers ou leucémies susceptibles de survenir des années après exposition ;
  • malformations dans la descendance pour les cellules qui interviennent dans la reproduction (spermatozoïdes, ovocytes, etc.).


Ces effets apparaissent généralement à plus long terme et leur probabilité d'apparition dépend de la dose de rayonnement reçue.

 

Les effets indirects des rayonnements ionisants

A la suite d’une exposition accidentelle, on observe souvent des effets indirects sur la santé, qu’il n’est pas possible, en l’état actuel des connaissances, d’imputer aux rayonnements ionisants. Il s’agit :

  • de conséquences psychologiques (anxiété, dépression, stress) ;
  • de modifications du comportement (consommation de médicaments, augmentation de la consommation de tabac et d’alcool, augmentation des interruptions volontaires de grossesse, modification des comportements alimentaires) ;
  • de conséquences des actions de protection appliquées lors de l’accident (ingestion d’iode stable).


Ces effets sur la santé, observés dans le cas d’accidents majeurs (notamment à Tchernobyl), sont significatifs mais ne sont pas corrélés aux niveaux d’exposition des personnes qui manifestent ces troubles. Ils doivent être considérés en tant que tels et être pris en charge sur un plan médical, sanitaire et psychologique.

 

Quels sont les effets sur la santé humaine d’une exposition à de faibles doses ?

En l’absence d’effets directement mesurables, les risques liés aux faibles niveaux d’exposition sont estimés en extrapolant les données issues de l’étude des survivants irradiés lors des explosions d’Hiroshima et de Nagasaki, ou des patients soumis à une radiothérapie, pour lesquels les paramètres d’exposition (dose, débit de dose…) sont très différents.

Même s’il existe une relation entre l’exposition aux rayonnements ionisants et l’excès de cancers solides, cette relation n’a pas été démontrée pour de très faibles doses. À l’heure actuelle, les effets sur la santé humaine d’une exposition à des doses inférieures à 100 mSv font l’objet de débats scientifiques.

 

Limites d'exposition

Pour la population, la limite annuelle d’exposition de 1 mSv s’applique à la somme des doses reçues en dehors de la radioactivité naturelle et de la médecine.

Si l’on appliquait cette limite à ces deux causes, on ne pourrait pas subir un scanner, il faudrait renoncer à l’avion, abandonner l’alpinisme, ou ne pas habiter dans les régions granitiques de France.

Cette dose maximale admissible de 1 mSv par an, qui représente en moyenne environ 40% de l’exposition naturelle, peut sembler excessive comparée aux 0,06 mSv dus aux activités humaines une fois le médical exclu et plus encore aux 0,002 mSv de l’impact d’une centrale nucléaire. D’un autre côté, une dose de 1 mSv est considérée en radioprotection comme une dose faible, voire très faible.

Pour les personnes qui travaillent avec des radiations ionisantes, la limite réglementaire est de 20 mSv par an sur une période consécutive de 12 mois.

Doses efficaces et limites réglementaires

Exemples des doses efficaces et de limites réglementaires exprimées en millisievert (mSv) (source ASN).

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