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La dosimétrie

Dosimétrie post-accidentelle : L’ongle, nouvel indicateur de la dose d’irradiation

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La méthode de dosimétrie externe par prélèvement d'ongles, mise au point par l'IRSN, semble prometteuse. Non invasive contrairement à une biopsie osseuse, elle est adaptée aux irradiations accidentelles localisées au niveau des mains.

À partir d’un simple petit prélèvement d’ongle, une technique de dosimétrie post-accidentelle fondée sur la spectroscopie à résonance paramagnétique électronique (RPE) peut donner aujourd’hui, en une dizaine de jours, une évaluation de la dose d’irradiation reçue sur les doigts. C’est une information nécessaire pour ajuster la prise en charge médicale en cas d’accident d’irradiation au niveau des mains. Jusqu’à présent, seule l’analyse par RPE de biopsies d’os permettait d’estimer une dose au niveau d’un doigt.

 

Une technique qui progresse

La résonance paramagnétique électronique (RPE) est une technique qui permet de sonder la matière, de manière analogue à la résonance magnétique nucléaire (RMN) ; mais les entités mesurées ne sont plus les noyaux mais les électrons. La RPE est utilisée dans la recherche et l’industrie et dans des domaines très variés (biologie, chimie, etc.). Les premières applications en dosimétrie datent des années 1950-1960, notamment en France.

L’irradiation fait naître des radicaux libres [1] dans la matière. La quantité initiale de radicaux libres produits est proportionnelle à la dose reçue. Mesurer la première permet donc d’estimer la seconde. Reste à trouver le matériau idéal qui doit être sensible – avec des limites de détection aussi faibles que possible –, et dans lequel les radicaux libres – ou, en tout cas, une partie d’entre eux – sont suffisamment stables, pour être mesurés plusieurs jours ou semaines après l’irradiation.

 

L’ongle, témoin idéal ?

Dans le domaine de la dosimétrie d’accident, les premiers travaux des chercheurs ont porté sur l’émail dentaire et les fragments d’os. Jusqu’il y a peu de temps, ils étaient les meilleurs matériaux dont on disposait, du fait de la très bonne stabilité des radicaux, mais leurs prélèvements, très invasifs, limitaient leurs applications.

En 2006, des travaux de recherche sont initiés à l’IRSN pour étudier d’autres supports : des matériaux biologiques (ongles et cheveux notamment), mais aussi non biologiques, issus des effets personnels, comme le verre des montres et des téléphones portables. Les cheveux ont vite été abandonnés, faute de résultats intéressants liés à la forte teneur en mélanine. La mélanine contenue dans les cheveux produit en effet un signal RPE très intense alors que le signal induit par l’irradiation, quant à lui faible, possède les mêmes caractéristiques spectrales que celui de la mélanine. Il est donc quasiment impossible de les discriminer.

Quant au verre, c’est un matériau très attractif, car il est présent dans des objets très répandus comme les téléphones portables. Sur la base des premiers travaux menés par l’IRSN, cette approche a été retenue dans le contrat européen Multibiodose. Une intercomparaison a été organisée à l’IRSN en novembre 2012 au niveau des laboratoires européens de dosimétrie RPE sur les verres équipant les écrans tactiles des téléphones. Il s’agissait d’évaluer la possibilité de travailler en réseau en cas d’accident de large ampleur. Compte tenu de l’évolution technologique rapide des matériaux utilisés dans les téléphones, il est nécessaire de réaliser une veille permanente et le cas échéant de développer de nouveaux protocoles de mesure, sans garantie que les futurs matériaux présentent les caractéristiques requises pour la dosimétrie. Il convenait d’étudier en parallèle d’autres matériaux.

Sur le papier, les ongles semblaient être le matériau le plus pertinent : facilité de prélèvement et approprié pour les irradiations aux mains. Des travaux sur ce matériau ont ainsi débuté à l’Institut en 2006.

 

Développer un protocole ad hoc

L’ongle présente l’inconvénient majeur d’être un matériau très complexe, sensible à la lumière, à l’humidité et à la température. Il a donc fallu un long travail pour que le laboratoire de dosimétrie des rayonnements ionisants de l’IRSN parvienne à mettre au point une méthode de mesure. Tout le travail a consisté à mettre en évidence un radical libre stable et spécifique de l’irradiation. C’est chose faite aujourd’hui.

Le signal est peu intense, difficile à mesurer et long à analyser, mais les résultats sont cohérents avec les signes cliniques ou avec les doses estimées sur les biopsies osseuses disponibles. Cette approche a été testée à la suite d’un accident d’irradiation survenu au Pérou en février 2012. Trois opérateurs de radiologie industrielle ont été irradiés après avoir manipulé pendant plusieurs heures, sans s’en rendre compte, un gammagraphe dont la source était bloquée dans le collimateur. Des échantillons d’ongles ont été envoyés rapidement à l’Institut. Les résultats obtenus évoquaient une irradiation des mains plus importante que les premiers signes cliniques pouvaient le laisser supposer. Apparus par la suite, ils ont confirmé les niveaux élevés d’irradiation mis en évidence par l’analyse RPE des ongles.

La mesure des ongles a été réalisée avec un spectromètre RPE fonctionnant à haute fréquence (bande Q). Cette gamme de fréquence n’est en principe pas utilisée en dosimétrie, principalement du fait de la complexité de son utilisation. Mais ces fréquences micro-ondes sont particulièrement bien adaptées à la mesure d’échantillons de petite taille (quelques millimètres). Cette approche qui avait commencé à être testée aux Etats-Unis, est maintenant maîtrisée à l’IRSN, après un long travail méthodologique. Elle permet d’avoir des résultats fiables à partir de petits échantillons qui sont difficilement analysables avec les techniques conventionnelles de RPE.

« Avant, il fallait mélanger tous les échantillons d’ongles prélevés sur une personne pour avoir assez de matière pour effectuer la mesure. Avec un appareil de RPE en bande Q comme celui dont nous disposons à l’IRSN depuis 2009, un seul bout d’ongle suffit. On peut donc estimer la dose reçue doigt par doigt, une information très importante quand l’irradiation de la main est hétérogène, ce qui est souvent le cas », précise le chercheur en charge des recherches en RPE à l’IRSN.

Outre son intérêt certain en cas d’irradiation localisée des mains, la méthode de RPE en bande Q mise en œuvre à l’IRSN a par ailleurs permis de réaliser des mesures sur des mini-biopsies d’émail dentaire de quelques milligrammes, qui peuvent être pratiquées très facilement et sans dommage pour le patient. Cette approche a été utilisée pour la première fois lors de l’accident survenu en Bulgarie en juin 2011, renouvelée au Pérou en février 2012.

Cette nouvelle technique de dosimétrie offre des perspectives intéressantes pour le tri de population en cas d’irradiation de plus grande ampleur. Ce tri consiste à identifier rapidement les personnes les plus exposées nécessitant des soins immédiats. Mais il reste à approfondir la technique pour diminuer les durées d’analyse et abaisser les limites de détection. La voie est ouverte.

 

Note :
1- Molécules qui comportent un nombre impair d’électrons et donc des électrons non appariés qui confèrent des propriétés paramagnétiques à la molécule. Les radicaux libres sont souvent très réactifs, mais certains possèdent une durée suffisamment longue pour être mesurés par RPE.

(Dernière mise à jour : Mars 2013)