Effets de la radioactivité sur l’homme à court terme

Un échantillon radioactif émet des radiations α ou β, c’est à dire qu’il émet des noyaux d’hélium (radiations α) ou des électrons (radiations β) à très grande vitesse. Les noyaux α sont « gros ». Ils provoquent de nombreux dégâts (comme un chien dans un jeu de quille) dans leur environnement mais sont facilement arrêtés : une simple feuille de carton suffit à les arrêter. Les électrons sont beaucoup plus petits et peuvent pénétrer très loin dans la matière (plusieurs mètres d’air, plusieurs centimètres de tissu vivant, ou plusieurs millimètres d’aluminium). Dans tous les cas, lorsqu’ils sont arrêtés par de la matière ils transmettent leur énergie à leur environnement. Lorsque ces projectiles frappent des êtres vivants, ils endommagent les molécules au cœur même de la cellule et cela peut avoir une influence sur son fonctionnement.

Il existe également les rayonnements ionisants X ou γ qui sont des rayonnements électromagnétiques (comme la lumière mais très énergétique et invisible à l’oeil) susceptibles d’arracher des électrons aux atomes et modifiant, une fois encore, la structure des molécules.

Les conséquences de ces modifications moléculaires au sein d’un environnement biologique (la cellule) sont multiples et dépendent de très nombreux facteurs. La dynamique cellulaire est susceptible d’éliminer les molécules modifiées (un peu à la manière d’un écosystème qui se régénère suite à une pollution), de sorte que le fonctionnement de la cellule n’est pas affecté. Il se peut également que le fonctionnement de la molécule soit perturbé et cela induit divers symptômes. On distingue deux types d’effets de la radioactivité sur un organisme vivant selon la dose auquel l’organisme a été soumis : les effets à court terme dans le cas des contamination intense et les effets à long terme dans le cas des contaminations diffuse (faible exposition mais en plusieurs fois).

Les premiers effets sont bien connus puisqu’ils ont pu être étudiés in situ lors d’explosions nucléaires ou dans l’industrie nucléaire. Les seconds sont plus difficiles à étudier car il faut un suivi des personnes exposées sur plusieurs années. D’autre part, nous sommes soumis à de la radioactivité naturelle en permanence et il est difficile de distinguer les différents facteurs inducteurs de pathologies.

figure : Dommages infligés à l’ADN par des rayonnements © UCAR University of Michigan

Les effets immédiats relèvent d’une forme d’empoisonnement à la radioactivité, c’est à dire que les symptômes observés dépendent de la dose reçue par la personne. Contrairement à l’activité radioactive d’une source qui est facile à mesurer, la dose reçue est plus difficile à quantifier. La mesure physique se fait en Gray qui sont des joules par kilogramme. Il s’agit donc d’une mesure de l’énergie reçue par unité de masse. Cette unité n’est pas très pertinente pour mesurer les conséquences biologiques d’une exposition à la radioactivité car de nombreux paramètres entrent en jeu : nature du rayonnement (α, β, γ ou X), nature des tissus exposés, etc. Deux nouvelles grandeurs ont donc été inventées pour « lisser » tout cela : la dose équivalente et la dose efficace. La dose équivalente prend en compte la nature du rayonnement (la radioactivité α a plus de conséquences que la β par exemple, rappelez-vous : les particules α sont grosses et font beaucoup de dégât). La dose efficace prend également en compte la nature des tissus affectés.

La différence est de taille entre ces deux grandeurs : pour une même dose d’exposition aux particules α, une ingestion de poussières radioactives a des conséquences désastreuses pour l’organisme alors qu’une exposition extérieure (par la peau) a de faibles conséquences puisqu’une fraction de millimètres de tissus humaines suffisent à arrêter le rayonnement. Cependant, nous n’allons pas rentrer dans ces considérations et nous allons explorer les effets de la radioactivité en supposant que c’est l’ensemble de l’organisme qui est exposé aux radiations. L’unité dans lequel s’exprime ces grandeurs est le Sievert (Sv) (on utilisait autrefois le rem : 1 Sv=100 rem) :

Pour une dose de 1 Sv à 2 Sv reçue en une seule fois, des effets commencent à être ressenti : nausées, perte des cheveux mais ceux-ci disparaissent quelques temps après l’exposition et aucune maladie à court terme n’est développée. Ces symptômes sont bien connues des personnes qui suivent une radiothérapie.

• A partir de 3 Sv, le risque de mortalité est de 50 % dans les 60 jours (cela veut dire que la moitié des personnes qui ont été soumises à de telles radiations sont mortes dans les 60 jours). Cete dose est connue dans le monde médicale sous la dénomination DL50 (Dose létale 50 : 50 % des sujets exposés à cette dose de substances toxique sont décédées).
• Au-delà de 10 Sv, les dommages sont irréversibles avec paralysie dans les heures qui suivent l’exposition et des chances de survie infimes.

Dans notre environnement quotidien, nous ne sommes jamais exposés à de telles doses (voir la carte ci-dessous). La radioactivité ambiante en France est telle que la dose reçue annuellement est en moyenne de 3 à 4 millièmes de Sv. Cette valeur est une moyenne qui prend en compte par ordre d’importance le Radon, gaz radioactif d’origine naturelle issu de la désintégration de l’uranium présent dans la croûte terrestre (40%), la médecine nucléaire (30%), la radioactivité naturelle de la terre (10%), les rayonnements cosmiques (10%) et notre propre radioactivité interne liée au potassium 40 et au carbone 14 (10%). Les effets à court terme de la radioactivité ne sont donc observés que dans des cas extrêmes : radiothérapie, accidents nucléaires (du type Tchernobyl) et explosions militaires. La carte ci-dessous montre la radioactivité naturelle d’origine tellurique (provenant de la terre) en mSv/an :

Par Cédric Lémery

Sources : http://lewebpedagogique.com/physique/about/