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Effets biologiques des rayonnements ionisants

Les destructions cellulaires et tissulaires ou les mutations génétiques entraînant des cancers, sont les principaux effets des rayonnements ionisants chez les êtres vivants, et en particulier chez l’homme.

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Le corps humain contient environ 70% d’eau. La radioactivité est à l’origine d’une radiolyse de l’eau par les rayonnements ionisants produit des radicaux libres, qui sont responsables des altérations moléculaires.

Environ 1000 km d’ADN sont synthétisés chaque seconde. Par effet direct les rayonnements ionisants cèdent leur énergie à la molécule d’ADN, ou bien par effet indirect, les radicaux libres modifient les brins d’ADN. On obtient des cassures simple brin ou double brin de l’ADN. Des réparations ou des mutations sont possibles.

Une cellule lésée par des rayonnements ionisants peut :

  • Se réparer : pas d’effet ;
  • Être détruite : effet déterministe ;
  • Muter : effet stochastique.

Les cellules jeunes, indifférenciées et qui se divisent le plus sont les plus radiosensibles.

1. Effets déterministes

On distingue 3 types de mort cellulaire :

  • La mort différée qui conduit à une extinction de la lignée cellulaire;
  • L’apoptose qui est une autodestruction ;
  • La nécrose qui est la conséquence des dégâts cellulaires.

Les effets déterministes se manifestent quelques heures à un mois après l’exposition :

  • Asthénie dans les 8 heures, dans 30% des cas à 1,5 Gy et 60% des cas à 2 Gy ;
  • Céphalées dans les 8 heures, dans 50% des cas à 2 Gy, mais sont déjà observables à 1 Gy ;
  • Nausées et vomissements plus tardifs :
  • Erythèmes précoces dans les 24 heures au-delà de 6 Gy et pouvant persister 15 jours ;
  • Diarrhées et hyperthermie dans les 24 heures pour des doses absorbées de 7 Gy. 

Ils surviennent en général en 4 phases :

  • Initiale, durant quelques heures, où apparaissent les symptômes ;
  • Latence, durant quelques jours, où les symptômes disparaissent ;
  • État, où les signes caractéristiques de chaque symptôme apparaissent ;
  • Convalescence.

Ces effets surviennent entre 300 mGy et 1 Gy et peuvent être réversibles. Une dose seuil est nécessaire et la gravité est proportionnelle à la dose.

La dose létale DL50, qui va conduire à 50% de décès dans la population sans traitement, est de 4,5 Gy.

L’embryon est très sensible aux rayonnements ionisants. Une dose supérieure à 200 mGy peut conduire à une interruption thérapeutique de grossesse.

2. Effets stochastiques

Il s’agit surtout d’apparition de cancers, qui peuvent survenir plusieurs années après exposition. On considère qu’il n’y a pas de dose seuil, ce qui conduit à la notion de risque acceptable. C’est la fréquence des cancers qui est liée à la dose, et non la gravité. Le type de cancer n’est pas prévisible.

Un travailleur du nucléaire ne peut pas recevoir une dose supérieure à 20 mSv par an. L’exposition du public est limitée à 1 mSv sur la même durée.

Le nombre de cancers attribuables aux rayonnements ionisants dans la population est de 2%. Pour un travailleur, le risque de cancer est de 4% par Sievert. Cependant, les travailleurs du nucléaire sont en meilleure santé que la population générale, du fait d’un meilleur niveau de vie et de surveillance médicale.

3. Effets génétiques

Les effets génétiques sont dus à des mutations des cellules germinales (ovule ou spermatozoïdes), qui vont entraîner des anomalies dans la descendance de la personne exposée.

Des mutations apparaissent à partir de 300 mGy. Cependant, il n’a pas été mis en évidence de conséquences sur la descendance chez l’homme pour l’instant, en particulier dans les populations de Hiroshima et Nagasaki ou de Tchernobyl.

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