et sur les chromosomes
II.4. Effets des rayonnements ionisants sur l’organisme
[22, 23]
Les risques liés à l’irradiation sont de deux ordres : un risque aléatoire ou stochastique et un risque direct, déterministe. On considère que le risque aléatoire peut survenir après toute irradiation même s’il n’est démontré que pour les fortes doses. Une fois apparu, sa gravité est indépendante de l’irradiation initiale. La probabilité d’apparition d’effets néfastes pour l’individu ou pour sa descendance est fonction de l’intensité de l’irradiation selon une relation linéaire. Le risque direct (déterministe) est dû à l’effet physique de l’irradiation. Il apparaît toujours au delà d’une certaine dose mais sa gravité augmente avec la dose reçue.
II.4.1. Les effets déterministes [24]
Les effets déterministes apparaissent de façon inéluctable lorsque la dose reçue est supérieure à un seuil et généralement peu après une irradiation. Le délai d’apparition des effets est d’autant plus court que la dose est élevée. Le seuil d’apparition de ces effets est variable selon l’individu ; certaines maladies touchant les mécanismes de réparation de l’ADN rendent les personnes atteintes plus sensibles aux effets des radiations (xeroderma pigmentosum). D’autre part, le seuil d’apparition des effets augmente avec le débit de dose et l’étalement de la dose dans le temps. Lors d’une irradiation globale, les effets se manifesteront en premier lieu au niveau des organes les plus radiosensibles (tissu hématopoïétique, cellules intestinales). Lors d’une irradiation partielle les effets dépendent de la région irradiée.
22 Jarrett C.D.G. Medical Management of Radiological Casualties, 1999.
23 Keith S., Murray E., Spoo W. Toxicological profile for ionizing radiation, 1999. 24
II.4.1.1. Irradiation globale : le syndrome d’irradiation aiguë [25]
Le syndrome d’irradiation aiguë est l’exemple caractéristique des effets déterministes ; lorsque l’organisme est soumis à une courte et forte irradiation, des symptômes caractéristiques apparaissent dont la gravité dépend de la dose reçue. Ce syndrome ne peut donc être observé que lors d’accident nucléaire tel que celui de Tchernobyl ou d’explosion de bombes atomiques (Hiroshima, Nagasaki). Généralement, ce syndrome se décline en trois phases : une phase dite prodrome (vomissements, nausées, céphalées) suivie d’une phase de latence puis de la réapparition de signes cliniques évoqués qui caractérisent la phase d’état. Il est possible de distinguer les différents effets cliniques en fonction de la dose comme suit :
- Dose inférieure à 0,5 Gy
Aucun effet clinique n’est réellement mesurable, seule une légère modification dans la numération formule peut être observée (baisse du nombre de lymphocytes).
- Dose de 1 à 2 Gy
A partir de 1 Gy apparaissent les premiers signes digestifs caractéristiques de la phase prodromique tels que des nausées et des vomissements. Ces signes apparaissent rapidement et sont suivis de ce qu’on appelle « le mal des rayons » (malaise, asthénie, anorexie).
- Dose de 2 à 4 Gy
L’atteinte du système hématopoïétique (baisse importante des leucocytes, thrombocytopénie) nécessite une surveillance étroite afin de mettre en place une antibiothérapie rapide le cas échéant.
- Dose de 4 à 6 Gy
La dose létale 50 % chez l’adulte est estimée à 4,5 Gy en l’absence de traitement. Le tableau clinique correspond à une modification sévère de la numération formule témoignant d’une atteinte importante du système hématopoïétique.
25 Cerveny T.J., MacVittie T.J., Young R.W. Textbook of Military Medecine - Medical Consequences of
- Dose de 6 à 10 Gy
En l’absence de traitement la dose de 6 Gy représente la dose mortelle dans 100 % des cas. En plus des manifestations digestives, dès 8 Gy les manifestations cliniques se caractérisent par une atteinte du système pulmonaire. Le pronostic dépend de l’âge, des lésions associées ou préexistantes et du traitement.
- Dose de 10 à 20 Gy
Le décès est inéluctable dans un délai inférieur à une semaine. Les signes cliniques sont digestifs, respiratoires avec une granulopénie et une thrombocytopénie sévères.
- Doses supérieures à 30 Gy
Dès 50 Gy, des désordres neurologiques importants apparaissent. La mort survient dans les 48 heures.
II.4.1.2. Effets sur la peau
Aucun effet n’est observé pour une dose inférieure à 3 Gy. Par contre entre 3 et 5 Gy, il peut apparaître une épidermite sèche dans un délai de 3 semaines. L’érythème précoce (« coup de soleil ») apparaît dans les premières heures d’une exposition à 5 Gy. Pour une dose supérieure à 30 Gy, apparaît une nécrose cutanée dont le seul traitement est la greffe.
II.4.1.3. Effets sur les gonades
Une irradiation à une dose voisine de 0,15 Gy peut provoquer une stérilité transitoire chez l’homme. Cependant une exposition à une dose de 4 à 6 Gy entraîne une stérilité définitive sans atteinte des capacités et caractères sexuels.
Chez la femme, pour une dose de 3 à 6 Gy, il y a stérilité définitive avec modifications des caractères sexuels (ménopause précoce).
II.4.2. Les effets stochastiques
Les effets stochastiques ou aléatoires résultent de la modification du matériel génétique qui induit des cancers si ces modifications affectent des cellules somatiques ou des modifications phénotypiques de la descendance si elles touchent les cellules germinales. Ces effets n’ont pas de seuil et sont observables par des études épidémiologiques très longtemps après l’exposition. La gravité de l’effet ne dépend pas de la dose. Cependant même si la relation dose-effet est plus difficile à établir que pour les fortes doses, il n’existe pas de dose seuil en dessous de laquelle il n’y a pas d’effet.
L’exemple le plus connu de données épidémiologiques mettant en évidence l’apparition de cancers radio-induits est celui du suivi des survivants des bombardements atomiques de Hiroshima et Nagasaki. En effet, le 6 août 1945 la première bombe atomique a explosé à 580 mètres au dessus d’Hiroshima tuant immédiatement 45 000 personnes, 15 000 dans les 3 premières semaines et 60 000 au cours de la première année. Lors de l’explosion de Nagasaki, 31 000 personnes sont décédées immédiatement, 32 000 dans les 3 premières semaines et 17 000 dans l’année qui suivit. Suite à ces deux évènements, diverses études ont été mises en place pour évaluer l’effet des rayonnements.
Globalement, ces études montrent clairement l’implication des radiations dans la survenue de cancers chez les survivants des deux explosions atomiques japonaises dans les années suivantes : sur une population de 86000 personnes surveillées, 75 cas supplémentaires imputables aux radiations de leucémies entre 1950 et 1985 et 306 cas de cancers ont été observés [26].
D’autres études concernant des circonstances non accidentelles d’exposition aux radiations ont été réalisées : par exemple, l’utilisation jusque dans les années 50-60 de la radiothérapie dans le traitement d’affections non malignes, telle que la spondylarthrite ankylosante, a provoqué l’augmentation de l’incidence du risque de cancers secondaires pour certaines de ces maladies. Dans le cas de la spondylarthrite ankylosante, la probabilité de développer une leucémie a été multiplié par cinq [26].
26
L’augmentation du risque de cancer pour une population exposée est plus importante pour les cancers de la moelle osseuse (leucémie), de la thyroïde, du sein et des os. Les enfants sont plus sensibles aux cancers radio induits que les adultes (Tchernobyl). L’effet des radiations sur l’embryon et le fœtus dépend du stade de développement.