Effets des Irradiations |
1. Généralités
1.1. Pour des doses élevées qui se chiffrent en Gy ou dizaines de Gy on observe un effet tissulaire dont les caractères essentiels sont les suivants :
- Il est obligatoire, c'est-à-dire qu'il est toujours observé, si la dose excède une valeur, dose-seuil, qui ne varie d'un individu à l'autre que dans des limites étroites.
- Il est caractéristique de l'irradiation et s'observe dans la région irradiée.
- Il est gradué, c'est-à-dire d'autant plus intense que la dose est plus élevée.
- Il peut se manifester dans les heures qui suivent l'irradiation (effet immédiat), dans les jours ou semaines après celle-ci (effet précoce) ou au terme de mois ou années (effet tardif). Pour 2.5 à 3 Gray il y a 50% de mortalité à 30 jours en l'absence de traitement.
Les irradiations peuvent entraîner des réactions fonctionnelles généralisées ou localisées, immédiates ou très précoces. Une irradiation générale à la dose de un ou quelques Gy provoque dans les heures suivantes un état nauséeux avec vomissements, accompagné éventuellement d'une
accélération du pouls et d'une élévation thermique.
L'irradiation cérébrale peut entraîner des céphalées.
1.2. Pour des doses faibles qui se chiffrent en cGy il n'y a pas d'effets observables dans les tissus irradiés. Les manifestations pathologiques, conséquences de l'irradiation, se produiront
de façon aléatoire. Elles ne sont pas spécifiques de l'irradiation ; elles peuvent résulter d'autres causes ou apparaître spontanément. La manifestation pathologique
n'est pas graduée par la dose, c'est-à-dire que sa gravité est une caractéristique intrinsèque indépendante de la dose.
Pour des doses se chiffrant en cGy ou mGy, qui sont à considérer dans le domaine du radiodiagnostic, l'existence du risque est une hypothèse logique, étant donné le caractère aléatoire de l'effet cellulaire des radiations. Son évaluation résulte d'une extrapolation des données obtenues à dose plus élevée. La relation effet-dose ne peut pas être déterminée directement pour les doses faibles et on admet que l'incidence du risque est proportionnelle à la dose, ce qui exclut une sous-estimation du risque.
Les circonstances d'irradiation sont différentes pour les deux classes de risques.
2. Irradiation aiguë
2.1. Irradiation aiguë globale
C'est l'irradiation de l'ensemble du corps en une ou plusieurs fois, la Dose Létale 50 chez l'homme est entre 3,5 et 4,5 Gy en l'absence de traitement.Ø
< 0,3 Gy : aucun effet sauf une baisse momentanée des lymphocytes.
< 1 Gy : les effets cliniques sont réversibles sans traitement. Hospitalisation inutile.
Entre 1 et 2 Gy : nausées, asthénie mais récupération en milieu médical et surveillance sans traitement.
> 2 Gy : les signes biologiques apparaissent et évoluent
en quatre phases :
Initiale de 2 à 3 jours : nausée, fièvre, chute des lymphocytes et polynucléose neutrophile ;
Latence de quelques jours (doses élevées) à deux semaines (3,5 à 4,5 Gy soit DL 50) ;
Phase critique marquée par asthénie intense, fièvre élevée, ulcérations buccales. Dans le sang, les globules blancs et les plaquettes sont diminués : risques liés à l'anémie et aux infections;
Phase de récupération : après période d'aplasie, sa durée est variable.
8 à 12 Gy : diarrhée, hémorragies intestinales ; la latence est courte et le pronostic est très sombre en l'absence de greffe de moelle.
2.2. Irradiation aiguë partielle
- Testicule : la fonction endocrine n'est pas altérée pour des doses courantes. Une oligospermie s'installe pour 0,3 Gy. Stérilité temporaire (azoospermie) de 3 mois à 2 ans pour 2 Gy et définitive pour 6 Gy.
- Ovaire : une ménopause artificielle est obtenue pour 15 Gy à 25 ans et 7 Gy à 40 ans.
Une irradiation importante mais n'entraînant pas de stérilité ne semble pas, chez l'animal, entraîner de lésions génétiques si l'on attend 1 à 2 ans.
- Peau :
"dose érythème" utilisée autrefois en radiothérapie, 3 à 8 Gy,
alopécie temporaire 3 Gy, définitive 10 Gy,
épidermite sèche 5 à 6 Gy,
Pour des doses supérieures à 10 Gy, des lésions vasculaires dermiques apparaissent au bout de quelques mois.
- Organes profonds : des lésions définitives apparaissent après radiothérapie pour des doses tissu :
la moelle osseuse : les modifications hématologiques après irradiation corporelle totale s'observent à la dose de 1 Gy et l'aplasie médullaire est dans 50 % des cas irréversibles après une dose de 4,5 Gy.
Rappel : les doses utilisées en radiothérapie varient selon les cas; le radiothérapeute choisit le meilleur compromis entre une dose tumeur qui doit être obtenue :
- 40 à 50 Gy dans une maladie de Hodgkin,
- 80 Gy dans un carcinome du sein ou du poumon.
L'obtention de telles doses fait appel à des techniques de champs, de fractionnement de la dose, de caches plombés afin de ne délivrer cette dose qu'à la tumeur cible.
3. Irradiation chronique
Pour des irradiations prolongées sur de longues périodes, on n'observe des lésions que pour des doses supérieures à 5 mGy / jour et plusieurs Gy au total soit plusieurs années.
- Peau : les poils disparaissent, la peau est fine, sèche par disparition des glandes sébacées, fragile; les premiers signes de radiodermite chez les chirurgiens ou les dentistes sont la perte des poils de la main. Les cancers apparaissent pour des doses supérieures à 10 Gy, mais avec une faible fréquence.
- Cataracte : Elle n'est jamais rencontrée pour des doses inférieures à 10 Gy par Rayons X.
- Longévité : à Hiroshima, en dehors des cancers, aucun effet sur la longévité et aucune autre maladie n'a été constatée.
4. Effets cancérogènes
L'apparition de cancers n'est pas constante pour un niveau d'irradiation donné :
Le délai d'apparition de ces cancers est 10 à 15 ans : au-delà de 25 ans la fréquence est identique à la population non irradiée. Une dose de 2 à 6 Gy est suffisante, mais à dose égale le risque est 2 à 10 fois moindre pour des doses fractionnées.
Certains types de rayonnement (neutrons ou alpha) sont plus dangereux que les Rayons X ou électrons.
Les sujets jeunes sont plus sensibles que les adultes. Le cancer survient sur la zone irradiée.
Les leucémies toucheraient les sujets irradiés globalement plus que les irradiations locales et pour des doses supérieures à 1 Gy. Le délai d'apparition des leucémies est de 5 à 10 ans pour les enfants, 10 à 15 ans pour les adultes, alors que les enfants irradiés pendant la grossesse font une leucémie avant la 6ème année.
Les cancers induits correspondent aux cancers les plus fréquents spontanément, encore que certains organes soient plus fragiles, (thyroïde, sein, poumon, leucémie). Les carcinomes apparaissent entre 15 et 25 ans après l'irradiation.
La fréquence des cancers après radiothérapie est inférieure au taux attendu lorsque la dose est inférieure à 1 Gy. En effet il faut prendre en compte les possibilités de réparation de l'ADN, l'atténuation du risque par le fractionnement et l'interférence avec une chimiothérapie souvent associée.
Remarque :
Il n'existe pas d'effet proportionnel pour des doses inférieures à 0,2 Gy. Ces faibles doses ne font courir des risques que très peu visibles ou à un nombre très limité de personnes. Ces risques n'ont aucune spécificité et sont donc semblables à ceux qui sont déclenchés par le tabac, l'alcool, les toxiques industriels, l'alimentation, les transports et sans commune mesure avec la drogue.
Exemple de Tchernobyl
130 000 personnes ont été soumis à une irradiation comprise entre 0,04 Gy et 0,4 Gy.
Cette même population, en dehors de tout accident nucléaire présente un risque de développer 17 000 cancers.
L'extrapolation des doses donne une probabilité de 270 cancers induits ( en fait ce nombre est déjà dépassé).
Or 30 % des habitants fument 15 cigarettes en moyenne par jour, il suffirait que la consommation de tabac augmente de 1 cigarette quotidienne par fumeur pour que le nombre de cancer augmente de 350 cas, soit plus que cette irradiation accidentelle !
4.1. Irradiation professionnelle :
Plusieurs enquêtes ont permis de dénombrer les cancers attribuables à l'exposition professionnelle :
- ostéosarcomes chez les peintres en cadrans lumineux utilisant des peintures luminescentes contenant du radium (dose moyenne cumulée au squelette évaluée à 17 Gy);
- cancers du poumon chez les mineurs des mines d'uranium (dose moyenne cumulée à la muqueuse bronchique évaluée à 47 Gy).
Une enquête américaine a montré chez les radiologistes ayant exercé entre 1920 et 1939 une incidence des décès par leucémies et cancers de la peau dix fois supérieure à celle observée chez les médecins généralistes.
Toutes les enquêtes effectuées sur les personnels des centrales atomiques ont été négatives.
4.2. Traitement par les radiations :
Une enquête faite sur 14 000 malades traités pour spondylarthrite ankylosante par une irradiation qui a délivré 2 à 6 Gy à environ la moitié de la moelle osseuse a montré que la fréquence des leucémies est multipliée par 5 et passe par un maximum 3 à 5 ans après l'irradiation.
Une enquête faite sur 82 000 femmes irradiées pour cancer du col utérin a montré une faible augmentation des cancers de la vessie et du rectum.
4.3. Survivants de Hiroshima et Nagasaki :
Les survivants de Hiroshima et Nagasaki sont suivis depuis plus de 40 ans. Parmi 285 000 sujets exposés, 80 000 étaient décédés en 1978 essentiellement de mort naturelle, et de 400 à 500 décès paraissent imputables à l'irradiation. La fréquence des leucémies est passée par un maximum entre 1952 et 1965 puis a diminué alors que la fréquence des tumeurs solides augmentait.
Pour les sujets exposés à une dose de 3,3 Gy (proche de la dose létale pour une irradiation corporelle totale), la fréquence des leucémies radio-induites est d'environ 1 %.
5. Effets génétiques
Les mutations spontanées ne sont pas exceptionnelles (3 % des naissances ont une anomalie génétique) ; elles se manifestent différemment selon leur caractère dominant, récessif, la régularité des apparitions, le type (chromosomique ou génique).
Aucune mutation n'a été démontrée chez l'homme dans les populations exposées à des doses chroniques, l'irradiation naturelle peut être décuplée dans certaines régions. L'homme n'est pas un bon sujet d'observation : faible fécondité, exposition à des facteurs multiples agissant sur la fécondité et la conception, modification volontaire de certains effets (infanticide sélectif par avortement pour éliminer des malformations dépistées).
Les connaissances des effets mutagènes des rayonnements ont été acquises par l'expérimentation sur des cultures de tissus, sur la drosophile et la souris avec des doses qui se chiffrent en Gy.
La dose doublant la fréquence de mutation spontanée serait d'environ 1,5 Gy pour le mâle, dont les cellules germinatives ont une multiplication plus élevée et de 10 Gy chez la femelle. L'incidence est réduite si l'irradiation est fractionnée ou délivrée à faible débit de dose.
Un processus de réparation (ou d'élimination) existe pour les cellules souches car le risque génétique diminue au cours du temps après l'irradiation. Il existe ainsi des modifications génétiques abortives.
6. Effet sur la Grossesse
Certaines études rapportent que 1% des femmes sont irradiées en début de grossesse, en partie en raison des troubles fonctionnels du début de grossesse eux-mêmes.
Précisons que très rarement un arrêt de grossesse est indiqué ; mais ce fait mérite d'être expliqué.
La dose reçue par le foetus doit être estimée ; une étude dosimétrique est complexe ; elle peut être remplacée par un calcul approximatif. On distingue deux catégories de clichés :
- l'utérus est dans le champ irradié ; la dose d'un cliché de face correspond à 0,5 mSv (terre rare rapide) à 2 mSv (écran courant), alors qu'un profil peut entraîner 6 mSv ;
- l'utérus est à distance de la zone étudiée (crâne, poumon, membres, etc.) ; la dose correspond à quelques centièmes ou dixièmes de mSv.
6.1. La dose totale reçue par le foetus ou l'embryon lors d'un cliché est donc très faible, moins de 2 mSv, soit l'irradiation naturelle de 1 an en France : le dommage est inappréciable pour l'enfant et doit être totalement négligé.
Rappelons que la dose gonade induite par un cliché pulmonaire représente 0,2 mSv.
6.2. Lorsque l'examen comprend un grand nombre de clichés, une évaluation plus précise doit être faite, et le résultat mis en face de l'âge de la grossesse, mais aussi du prix de cette grossesse.
6.2.1. Moins de 10 semaines de grossesse :
Moins de 15 mSv : le risque paraît si faible qu'il n'y a pas de légitimité médicale à un avortement ;
Plus de 50 mSv, (plusieurs examens radiologiques, UIV + LB + bassin, ou TDM pelvien avec coupes fines) : l'avortement peut être accepté et conseillé au-delà de 100 mSv.
Entre ces doses, le débat doit être ouvert :
Au premier stade avant la nidation : le risque est en tout ou rien, soit la lésion de l'oeuf est majeure et conduit à l'avortement spontané, soit la lésion d'une cellule
est corrigée et l'oeuf se développe sans problème.
En période d'embryogenèse, jusqu'à la fin du deuxième mois, surviennent les risques de malformation liées au stade d'organogenèse. Le risque de lésion existe, mais les risques d'interruption de grossesse aussi.
L'irradiation peut être un prétexte pour une IVG et le radiologue ne doit pas amplifier un problème psychologique. Inversement le nombre croissant de premières grossesses après 30 ans ou de PMA conduit le plus souvent à rassurer et à conseiller de maintenir la grossesse.
6.2.2. Au-delà de 10 semaines, l'avortement est obligatoirement un avortement thérapeutique ; seules des doses supérieures à 50 mSv peuvent être prises en compte dans la discussion.
- Radiobiologie et radioprotection M. Tubiana et M. Bertin. Que Sais-je ? 1989
- Les effets biologiques des rayonnements ionisants. M. Bertin. Electricité de France 1987
- Effets Indésirables des Rayons X J. DUTREIX - EMC 35090 A10 - Edition Technique 1990
http://paprika.saclay.cea.fr
http://www.med.univ-rennes1.fr/cerf/edicerf