L’évolution de la dosimétrie RPE L’évolution de la dosimétrie RPE

3.3 L’évolution de la dosimétrie RPE L’évolution de la dosimétrie RPE

Les débuts de la dosimétrie RPE datent du milieu du 20e siècle lorsque les premiers signaux d’acides aminés, de protéines, et de tissus osseux irradiés ont été enregistrés par Gordy et al., (1958). Quelques années plus tard, Bradshaw et al., (1962) ont publié des résultats liés au domaine de la dosimétrie RPE et axés sur l’alanine. Ce matériau a gagné en popularité notamment depuis les travaux publiés au début des années 80 par Regulla et al., (1982) et il figure depuis parmi les dosimètres RPE les plus fiables et les plus radiosensibles. Les dosimètres d’alanine sont commercialisés sous forme de petites pastilles ou de bâtonnets et sont très largement utilisés dans divers domaines tels que l’industrie, la médecine et la recherche (figure 10). En métrologie d’ailleurs, les industriels ont très souvent recours à ce

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type de dosimètres réputés pour la relation linéaire entre la quantité de radicaux libres radio-induits et la dose absorbée [Desrosiers, 2014].

Figure 10 Dosimètre alanine utilisé en spectroscopie RPE. Image : IRSN.

En 1965, Swartz a montré, sur la base de ses expériences portant sur des rats irradiés, que les mesures RPE de petits morceaux d’os permettent d’estimer, rétrospectivement, la dose absorbée de rayonnements ionisants [Swartz et al., 1965]. La première observation de signaux RPE dans des dents irradiées a été rapportée par Cole et Silver, (1963). L’utilisation des signaux RPE radio-induits dans les dents à des fins dosimétriques a finalement été proposée par Brady et al., (1968). Actuellement, l’émail dentaire est considéré par la communauté des dosimétristes RPE comme le meilleur matériau dosimètre biologique. Ses principaux avantages sont la possibilité de détecter de très faibles doses (20 - 50 mGy) et la stabilité à très long terme des radicaux CO2^- radio-induits. En effet, les radicaux formés sont très stables (sur plusieurs dizaines d’années) dans des conditions in-vivo et étant donné que l’émail dentaire est un matériau inerte, la dose mesurée correspond à la dose totale cumulée. Il a ainsi été possible d’estimer des doses pour les survivants d’Hiroshima et de Nagasaki, plusieurs décennies après leur exposition [Ikeya et al., 1993 & 1984] ou pour les populations ayant résidé dans les territoires contaminés suite à l’accident de Tchernobyl [Ivannikov et al., 2004].

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Les os étant un tissu vivant en constante évolution, il est difficile d’estimer le taux de perte des radicaux dû à l’activité permanente de renouvellement tissulaire. En condition ex-vivo, les radicaux formés dans les tissus osseux sont considérés comme très stables et sont également utilisés en datation. Cependant, les limites de détection pour les os sont bien plus élevées que pour l’émail (de l’ordre de quelques Gy). Toutefois, si l’on regarde la littérature, ce sont bien les tissus osseux qui ont été les plus souvent utilisés pour l’estimation de dose en cas d’irradiation accidentelle. Cependant, il est généralement compliqué de réaliser des prélèvements sur une personne souffrant d’un syndrome d’irradiation aiguë. Ainsi, l’acte de dosimétrie RPE a souvent été réalisée sur prélèvements osseux issus des déchets opératoires notamment après amputation. De ce fait, les doses estimées permettaient soit de confirmer le niveau d’exposition, soit d’évaluer la dose au niveau de la coupe et de prédire l’apparition d’éventuelles complications radio-induites tardives.

La limitation majeure de la dosimétrie RPE sur les matériaux biologiques réside notamment dans le caractère invasif de la collecte des échantillons (qui n’est d’ailleurs pas toujours réalisable). C’est pourquoi l’IRSN a développé des techniques de dosimétrie utilisant la spectroscopie RPE en bande Q (cet aspect sera détaillé dans le chapitre « III État de l’art en spectroscopie RPE des ongles »), ce qui permet de mesurer avec une plus grande sensibilité des échantillons de faibles masses, permettant ainsi de minimiser la taille des prélèvements. Ainsi, des échantillons de seulement quelques milligrammes sont suffisants, ce qui a permis à l’IRSN de réaliser une dizaine d’expertises depuis 2011 sur de l’émail dentaire. Ces expertises auraient été impossibles à mener avec la technique classique utilisant la spectroscopie RPE conventionnelle en bande X. Il a également été possible de déterminer des gradients de dose, en bande Q, sur des prélèvements de phalanges amputées alors qu’en bande X, l’intégralité de la phalange aurait été nécessaire et n’aurait permis d’estimer qu’une dose moyenne.

L’utilisation de spectromètres RPE en bande Q en dosimétrie étant très peu répandue, de nombreux chercheurs ont étudié des méthodes basées sur des mesures d’échantillons biologiques plus accessibles, comme les cheveux ou les ongles par exemple et qui pourraient être utilisés plus facilement en cas d’accident. Ce dernier point explique notamment l’intérêt croissant des chercheurs à l’égard de la potentialité de ces matériaux en tant que potentiels

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bio-dosimètres. De plus, en considérant l’utilisation de la bande Q pour la mesure des ongles, il est possible d’obtenir une cartographie de la dose aux extrémités car les masses requises sont bien plus faibles qu’en bande X. Des premières tentatives réussies de dosimétrie RPE rétrospective sur les ongles ont d’ores et déjà été publiées [Trompier et al., 2014, Romanyukha et al., 2014], mais les protocoles utilisés restent très expérimentaux et doivent être améliorés. De plus, les méthodes mises au point sont, pour le moment, limitées aux doses supérieures à 10 Gy. D’autres approches pourraient être développées pour permettre d’estimer de plus faibles doses de l’ordre du gray. Les ongles seront décrits histologiquement et biologiquement dans le chapitre suivant. Il en sera de même pour les signaux RPE qui leur sont associés.

Le caractère non-invasif du prélèvement des échantillons d’ongles présente un avantage indéniable qui explique l’intérêt des chercheurs pour une potentielle application dosimétrique, et qui justifie la poursuite des études dans ce domaine. Le développement d’une méthode optimisée, fiable et robuste de dosimétrie rétrospective sur les ongles constitue un véritable défi que nous tentons de relever.

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