La radioactivité

o Dans la nature, la plupart des éléments sont stables, mais certains ont des protons ou des neutrons en trop (et parfois même les deux) : il sont instables, et ne peuvent rester dans cet état, c'est pourquoi il se désintègrent (par exemple, l'uranium 238 se transforme spontanément en plomb 206).

o La première définition de radioactivité connue est celle de Marie Curie : « phénomène physique naturel au cours duquel des atomes se désintègrent pour produire de l’énergie et des rayonnements».

Cette désintégration s'accompagne de différentes émissions :

  ==> Emissions Alpha : On parle de radioactivité α lorqu'il y a production et éjection d'un noyau d'hélium (deux protons et deux neurons)

  ==> Emissions Beta- : Elle intervient par la transformation dans le noyau d'un neutron en proton, le phénomène s'accompagnant de l'émission d'un électron.

  ==> Emissions Beta+ : La radioactivité β⁺ est la transformation d'un proton en neutron, le phénomène s'accompagnant de l'émission d'un positron.

 De plus, ces émissions de particules s'accompagne de rayons gamma (onde électromagnétique très énergétique)

o Un élément radioactif (par exemple, l'iode 131) perd petit à petit sa radioactivité : plus le temps passe, plus de noyaux serons désintégrés: c'est la demi-vie. Pour notre exemple, elle est de 8 jours, donc au bout de 8 jours, la moitié des noyaux se sera transformée, puis 8 jours plus tard il ne restera qu'un quart des noyaux, puis encore 8 jours plus tard il n'en restera qu'un huitième, ect... 

La demi-vie varie selon les éléments : de 4,5 milliard d'annés pour l'uranium 238 à quelques millisecondes pour le Roentgenium.

o La radioactivité se mesure en becquerels (Bq). Un becquerel correspond à une désintégration par seconde.

On utilise également le gray (Gy), pour mesurer la quantité de rayonnement absorbés.

o D'où  vient la radioactivité ?

 On estime qu'environ 77% de la radioactivité reçue par un homme est d'origine naturelle.

* Pour un an, (source OMS)

** Le Sievert (Sv) est une unité mesurant les effet biologiques des rayonnements sur un organisme exposé. Un millisievert (mSv) est égal à 0.001 Sv

*** Industries minières diverses, retombées atmosphériques des essais nucléaires militaires, instruments de mesure...

Les effets de la radioactivité

     Jusqu'à présent, les expériences à propos des faibles doses ont été peu concluantes. La radioactivité étant si proche que celle présente naturelement, le nombre de cancers ne permet pas de dire s'il aurait été moins important pour une radioactivité moindre.

     Pour les expositions breves, seuls les morts survenus immédidatement, quelques semaines ou quelques mois après peuvent être réellement attribuées à ces expositions. Par ailleurs, pour les effets de radiations, les éxperience on été menée sur des souris car la semsibilté des cellules des souris sont sensiblement la même que celle de l'homme.

   Les enfants sont les plus sensibles car lors de la croissance, beaucoup de cellules sont en divisions, par conséquents les radiations 

    La plupart des lésions produites au niveau de l'ADN sont réparées par la cellule, cependant la dose de radiations et le débit jouent un rôle important : si l'organisme reçoit une forte dose en peu de temps, il y a un risque de saturation de mécanismes de réparation. C'est pourquoi à dose équivalente, une réception étalée sur le temps aura moins d'effet qu'en une fois.

Les effets sur les tissus vivants

shéma partiel d'une molécule d'ADN

    Au niveau cellulaire, la lésion de l'ADN peut provoquer la modification de l'information génétique ou mutation, ou bien une perte de viabilité (mort cellulaire). La plupart des lésions produites au niveau de l'ADN sont réparées par la cellule, cependant la dose de radiations et le débit jouent un rôle important : si l'organisme reçoit une forte dose en peu de temps, il y a un risque de saturation de mécanismes de réparation. C'est pourquoi à dose équivalente, une réception étalée sur le temps aura moins d'effet qu'en une fois.

A dose égale de rayonnements absorbés, les cellules ont une sensibilité différente : plus elles se divisent, plus elles sont radiosensible, c'est le cas de la moelle osseuse, des cellules reproductrices et du tissu embryonnaire.

Les effets à seuil

    Ils se manifestent dans un délai qui va de quelques heures à plusieurs mois après l'irradiation. Leur délai d'apparition correspond à la  durée de vie de la cellule en question. Cette durée est très variable d'un type cellulaire à l'autre : 15 jours pour la peau, 74 jours pour les spermatozoïdes.

     Ce sont des effets à seuil, c'est-à-dire qu'ils ne surviennent qu'au-dessus d'une certaine dose. Plus la dose est forte, plus la zone touchée est étendue, plus les effets sont graves. On distingue les irradiations partielles touchant une partie du corps seulement, et  les irradiations globales, affectant le corps entier.

     Dans le cas d'une irradiation globale, la zone la plus fragile est la moelle osseuse, où se forment les cellules sanguines. Aucun effet n'est constaté pour un équivalent de dose inférieur à 0,3 Sv. De 0,3 à 1 Sv, il y a diminution temporaire du nombre des lymphocytes, ce nombre augmente spontanément; aucun traitement n'est donc nécessaire. Pour des équivalents de dose compris entre 1 et 2 Sv, des signes cliniques se manifestent (vomissements). L'hospitalisation est nécessaire ; la guérison survient spontanément. Au-delà de 2 Sv, un traitement spécial est nécéssaire dans un centre spécialisé.

     Les rayonnements peuvent avoir un effet immunodépresseur (vulnérabilité accrue aux infections) si l'équivalent de dose dépasse 1 Sv en irradiation unique. La dose de 4.5 Sv en une seule fois est dites " dose létale 50 ", et entraîne 50% de décès en l'absence de traitement. Dans certains traitements par radiothérapie, où les conditions trés encadré, on administre des équivalents de dose " corps entier " beaucoup plus élevés, allant jusqu'à 10 Sv.

     En matière d'irradiation partielle, les tissus les plus sensibles sont les tissus reproducteurs, le cristallin(lentille des yeux) et la peau.

     L'irradiation des organes génitaux peut entraîner chez l'homme une stérilité temporaire lors d'une irradiation comprise entre 2 et 6 Sv ou définitivesi elle dépasse 8 Sv. Chez la femme, une telle irradiation provoque la stérilité est en fonction inverse de son âge (12 Sv à 20 ans ; 5 Sv à 45 ans).

     Les effets sur la peau varient en fonction de l'équivalent de dose :
- érythème (rougeur) lors d'une irradiation localisée comprise entre 4 à 7 Sv ;
- phlyctène (cloque) lord d'une irradiation localisée comprise entre 7 à 10 Sv ;
- nécrose lorsque la dose dépasse 12 Sv.

     La cataracte (opacification du cristallin) s'observe pour des doses d'environ 0,8 Gy pour une irradiation par neutrons, de 4 Gy pour une irradiation X ou γ. Son délai d'apparition est de 1 à 10 ans ; il varie en fonction inverse de la dose reçue.

     L'exposition aux rayonnements de l'embryon ou du fœtus peut entraîner des effets tératogènes : malformations (squelette, oeil, cerveau),des troubles de croissance (diminution de la taille, du poids, du périmètre crânien), ou des  retards mentaux (aucun effet constaté pour des doses inférieures à 0,12 Gy).

Les cancers

schéma de la proliération d'un cancer

Tout d'abord, rappelons ce qu'est un cancer : c'est une division cellulaire anormale, rapide et anarchique, indépendante du fonctionnement de l'organisme. Cette division et prooquée par une mutation génétique.     

     Les cancers radio-induits sont identiques aux autres formes de cancer. Les effets cancérigènes des rayonnements ionisants  ont cependant plusieurs caracteristiques :

- la probabilité de certains cancers augmente en fonction de l'exposition à de fortes doses de rayonnements 

- la fréquence des cancers est très variable d'un tissu à l'autre pour une même dose de radiation.

- les cancers radio-induits apparaissent plusieurs années plus tard  (5 à 10 ans pour les leucémies, jusqu'à 40 ans pour d'autres cancers) ;

-la fréquence des cancers varie en fonction de la dose reçue. On ne peut déceler un effet cancérogène que pour des doses élevées de l'ordre de 1 Gy. Au-delà, il y a proportionnalité entre la puissance de la dose et sa fréquence d'exposition. En-dessous de 1 Gy,on ne peut pas prouver de différences significatives entre une personne irradiée et non irradiée. Pour les faibles doses de rayonnement, on admet par prudence que toute dose comporte un risque, qui est proportionnel à la dose reçue.

L'organisme peut faire face aux riques de cancers :

    En effet, un gène present dans le chromosomes 17 code une protéine appelée P53 . Lors d'une mutation génétique, cette protéine est lâchée au niveau des cellules mutantes et a pour but de permettre la réparation de l'ADN. Pour cela, elle stope momentanément la mitose au moment de l'interphase et commence les réparations  de la molécule d'ADN . si le les dégâts sont irréversibles, la P53 ordonne alors à la cellule mutante de s'auto-détruire.

les utilisation médicales de la radioactivité

    La radioactivité n'a pas que des aspects nocifs pour le corps humain. En effet elle possèede plusieurs utilisations dans le domaine médical. Elle est ainsi, paradoxalement utilisé pour traiter les cancers (chimiothérapie) afin de détruire les cellules mutantes. Elle est aussi utilisée dans l'imagerie médicale, notament à l'aide de traceurs radioactifs. Toute ces utilisations sont evidement trés encadrées que ce soit pendant leur utilisation afin de ne pas nuire au patient, mais aussi après car, à l'instar des réacteurs nucléaires, ces utilisations générent des déchets radioactifs.

Injection de traceurs, lors d'une imagerie médicale.