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Effets biologiques



Le vivant : un milieu à la fois robuste et fragile

De l'ionisation aux effets biologiques
Les conséquences biologiques les plus importantes des radiations sont essentiellement dues aux lésions des molécules d'ADN. La dissociation de molécules simples comme l'eau, très abondante dans le corps humain, libère aussi des radicaux libres très actifs chimiquement et donc agressifs. La gravité des effets dépend de la densité des ionisations dans le milieu. Les effets sont d'autant plus importants que l'énergie déposée dans le milieu est importante et localisée dans l'espace et dans le temps. Cependant, quelle que soit la dose reçue, aucun effet héréditaire (problèmes cancérigènes transmis par des gènes irradiés) n'a encore été observé chez l'homme.
IN2P3/NEPAL

Les dégâts des rayonnements sont très variables dans la matière vivante. L'ionisation provoquée dans les cellules le long du parcours des particules est susceptible d'entraîner des modifications chimiques non seulement au niveau de molécules simples comme l'eau, mais d’agresser des structures aussi complexes et cruciales que les molécule d’ADN.

Dans la cellule, l’élément le plus sensible est le noyau et sa molécule d’ADN qui porte le code génétique des cellule du vivant. Le rayonnement dégrade ce code génétique en cassant cette molécule ou en altérant les bases qui la composent.

Nos cellules sont donc à priori fragiles. Mais le plus souvent, si le dommage est limité la cellule peut réparer l’altération de l’ADN . Si le dommage est important, il peut provoquer la mort de la cellule -: c'est l'apoptose. Dans ce cas il s'arrête à la perte d'une cellule. Mais, il existe cependant une probabilité faible mais non nulle d'une réparation fautive.




Vidéo de l'IRSN (août 2016) sur les effets des radiations : effets déterministes et effets probabilistes

Les lésions de l'ADN (cassures simple brin, double brin, altération des bases, pontages, etc ) apparaissent spontanément dans notre corps à raison de plusieurs milliers par jour et par cellule. Les rayonnements sont une cause de ces altérations parmi d'autres, minoritaire dans le cas de l'exposition à la radioactivité naturelle.

La cellule répare en permanence ces modifications dont les effets de celles radio-induites, sont analogues à ceux produits par des agressions d’origine chimique ou thermique. Cette capacité de réparation est toutefois limitée. Elle peut être dépassée si la quantité d'énergie déposée dans un temps court est trop intense. Les lésions mal réparées conduisent alors la cellule à une mort immédiate ou différée (l’incapacité de se diviser), ou à une mutation. Si ces cellules fautives prolifèrent, elles pourront induire des effets à long terme comme des leucémies ou des cancers.

Au niveau supérieur, les rayonnements peuvent toucher les cellules ordinaires (somatiques) ou jouant un rôle dans la reproduction (séminales). Dans le premier cas, les conséquences peuvent être l’apparition de cancers. Dans le second cas, les effets attendus sont une réduction de la fertilité ou des mutations (pas encore observées chez l’homme). Les organes ne sont pas affectés de manière égale par les rayonnements. Les plus sensibles sont les organes de reproduction. Ainsi, la sensibilité des gonades est 20 fois supérieure à celle de la peau. Enfin, l’effet dans un organisme dépend du type de rayonnement. Les rayons alpha sont 20 fois plus toxiques, à dépôt d’énergie égal, que des photons gamma.

Effets tardifs
Les expositions aux radiations ne sont pas douloureuses et les cancers mettent des années à apparaître. Basées sur les observations faites sur les victimes des bombes atomiques, les deux courbes montrent que les leucémies et autres formes des cancers surviennent longtemps après l'exposition aux radiations. Il faut environ sept ans pour que les taux des leucémies atteignent leur maximum et près de 40 pour les autres cancers. Il faut dix ans pour que les effets de ces derniers commencent à se manifester. En raison de ces longs délais, il est impossible d'attribuer un cancer individuel à une irradiation en dehors de cas particuliers.
IN2P3 (Source : Kato et Shimizu in Effects of A-Bomb Radiation on the Human Body).

La toxicité de la radioactivité dépend d’un autre facteur important, le débit de dose. Une dose reçue en un seul coup est plus nocive que la même étalée sur une longue période, comme si, débordés, les mécanismes de réparations cellulaires étaient moins efficaces. Cette nuisance devient un atout quand il s’agit de détruire des tumeurs cancéreuses. En radiothérapie, on applique des doses très importantes, de manière localisée et pendant des temps courts.

La sensibilité aux rayonnements varie enfin d'une personne à l'autre, mais on dispose encore de peu de moyens pour évaluer cette radiosensibilité individuellement.

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