LA LETTRE NUCLEAIRE

N°6 - 15 juin 2000

Rappel sur les effets biologiques de la radioactivité.

2- Effets des rayonnements sur la matière organique.

La radioactivité provoque des phénomènes d’ionisation dans les tissus organiques qui se traduisent par des lésions. Un atome ionisé peut donner naissance à une transformation chimique de la molécule dont il est l’élément constitutif. Il peut également créer dans les tissus des radicaux libres très actifs qui prolongent l’action du rayonnement à d’autres molécules.

L’acide désoxyribonucléique (ADN) est, dans chaque cellule, le support biochimique de l’hérédité. C’est une macromolécule constituée de 2 brins enroulés en hélice qui regroupe plusieurs millions de nucléotides.

Sous l’effet d’une irradiation, un brin d’ADN peut subir une lésion, que la cellule va tenter de réparer par duplication de l’autre brin. Cependant, la duplication peut ne pas être conforme à l’original, ce qui provoque une modification de l’information génétique appelée mutation génétique. Il peut en résulter des effets héréditaires qui n’apparaîtront que plusieurs générations plus tard sous la forme d’une anomalie congénitale.

Des tels effets héréditaires de mutations génétiques d’origine nucléaire ont été provoquées en laboratoire chez l’animal (mouche drosophile, souris …), mais à ce jour, aucun effet de ce type n’a pu être constaté chez l’homme.

Précisons un peu les choses :

chez l’homme, il existe peu d’études épidémiologiques sur ce sujet. La principale porte sur la descendance des survivants des explosions atomiques d’Hiroshima et Nagasaki ainsi que sur les survivants exposés en cours de grossesse. D’autres études portent sur des patients traités par irradiation médicale, notamment pour certains types de cancers du rein, au niveau de l’abdomen.

On distingue habituellement les effets d’une irradiation en cours de grossesse (effets tératogènes) des effets d’une irradiation avant la grossesse (irradiation pré-conceptuelle) et portant sur les cellules germinales (ovules et spermatozoïdes). Il s’agit alors d’effets héréditaires ou mutagènes.

Irradiation en cours de grossesse
Une dose de rayonnement supérieure à 0,5 grays (Gy) focalisée sur l’abdomen en cours de grossesse peut entraîner un avortement spontané. A des doses plus faibles, des malformations congénitales ont été observées chez des enfants de survivants d’Hiroshima et Nagasaki. Il s’est agi de microcéphalies. Des retards mentaux ont également été observés chez ces enfants.

Irradiation avant la conception
Toutes les études épidémiologiques (les principales étant là encore celles qui concernent les descendants des survivants d’Hiroshima et Nagasaki) aboutissent à la même conclusion : aucun effet mutagène n’a été constaté.

Entre 1947 et 1954, la grossesse de toutes les femmes enceintes survivantes de Hiroshima et Nagasaki a été suivi sur le plan médical à partir du 5ème mois jusqu’à la deuxième semaine de vie du nourrisson. Un tiers des enfants sélectionnés de façon aléatoire a été réexaminé à l’âge de 9 mois. Au total, 31 150 enfants de parents exposés ayant reçu une dose moyenne aux gonades de 0,4 sieverts (Sv) ont été comparés à environ 41 000 enfants de parents témoins. Aucune augmentation significative n’a été mise en évidence pour les paramètres étudiés suivants : anomalies congénitales, mort-nés, morts néonatales, incidence des cancers, certaines anomalies chromosomiques dont les anomalies du nombre des chromosomes sexuels et la trisomie 21, mutations affectant la production de certaines protéines, la proportion de nouveaux-nés de sexe masculin et féminin (sexe ratio) et enfin développement physique. Il s’agit de l’étude la plus puissante conduite chez l’homme. La dose de 0,4 Sv correspond à la dose de rayonnements ionisants doublant la fréquence des dommages génétiques chez la souris. Ces résultats suggèrent que l’espèce humaine est moins sensible aux effets génétiques des rayonnements ionisants que la souris ou la mouche drosophile …

Accident de Tchernobyl

L’accident de Tchernobyl a entraîné une surexposition aux rayonnements ionisants d’un nombre important de personnes : l’exposition a été relativement brève pendant le passage du nuage radioactif tandis que l’exposition des personnes résidant dans les zones contaminées est permanente.

L’une des principales préoccupations des populations affectées par la catastrophe est l’éventualité d’effets sur la descendance. Après cet accident, des données épidémiologiques ont été recueillies pour évaluer l’impact de ces expositions sur l’issue des grossesses. En Biélorussie, l’Institut des Maladies Héréditaires avait mis en place un enregistrement national des anomalies congénitales à partir de 1979 ; l’enregistrement se poursuit actuellement. Il devrait donc permettre de comparer la fréquence des anomalies congénitales avant et après l’accident. Un excès d’anomalies congénitales attribuables à l’accident de Tchernobyl n’a pas été observé dans les zones les plus contaminées mais les rapports et publications disponibles ne permettent pas encore de porter un jugement définitif. En particulier, la qualité des données enregistrées et leur degré d’exhaustivité doivent être vérifiés.

En Europe Occidentale, la fréquence des anomalies congénitales est surveillée par des registres établis avant l’accident. Une analyse commune des données collectées par le réseau EUROCAT a été effectuée pour vérifier si l’accident a eu un impact sur la fréquence de ces anomalies. Aucune augmentation de la fréquence des anomalies congénitales n’a été observée.

Effets sanitaires des rayonnements ionisants

Dans l’état actuel des connaissances, la radioactivité ne provoque donc pas d’anomalie congénitale chez l’homme.

En revanche, deux types d’effets ont été constatés, en fonction de la dose reçue : les effets déterministes et les effets stochastiques (ou probabilistes).

Effets déterministes

Les effets déterministes se produisent généralement dans un délai relativement court (quelques heures à quelques semaines). Ils ne peuvent exister que pour des forts débits de dose, au dessus d’une dose-seuil de l’ordre de 1 gray, et ils sont d’autant plus graves que la dose est importante. On trouve dans cette catégorie les syndromes d’irradiation aiguë pour des doses allant de 1 à 5 Gy. 5 Gy correspond à la dose létale (50 % de morts dans les 2 mois qui suivent l’exposition supposée instantanée, sans thérapeutique adaptée). Au delà de 5 Gy, la guérison est peu probable.

Effets stochastiques

Au-dessous de la dose-seuil de 1 Gy peuvent apparaître des effets biologiques, dits probabilistes, dont la probabilité d’apparition augmente avec la dose reçue mais dont la gravité en est indépendante. On trouve dans cette catégorie les cancers (thyroïde, poumon, estomac, colon, œsophage, vessie …) et les leucémies. Ces effets apparaissent de façon aléatoire dans une population exposée, après un délai assez long de l’ordre d’une dizaine d’années ou plus pour les cancers (sauf le cancer de la thyroïde qui peut apparaître dès 4 ou 5 ans après l’exposition, principalement chez l’enfant). Les délais sont plus courts pour les leucémies aiguës (à partir de 2 ou 3 ans après l’exposition avec un pic à 6-8 ans ).

Pour fixer les idées, la reconstitution des expositions et des doses reçues lors des expositions de Hiroshima et Nagasaki a abouti aux ordres de grandeur suivants : les individus non abrités ont reçu au moins la dose létale (5 Gy) dans un rayon de 1 km de l’hypocentre à Hiroshima et 1,3 km de l’hypocentre à Nagasaki (il faut réduire les distances de 300 mètres pour les individus abrités). A 3 km de distance, les doses ne représentaient plus que 0,01 Gy.

Dose minimale associée à un effet significatif

Le niveau de dose le plus faible pour lequel une pente significative (un effet est dit significatif lorsque son apparition n’est probablement pas due au hasard) de la relation dose-effet est observée correspond à 50 mSv, soit le même niveau de dose que la radioactivité naturelle cumulée par un individu pendant un vingtaine d’années !

D’une manière générale, les études épidémiologiques ne permettent pas de mettre en évidence l’existence d’un effet significatif des très faibles doses (de 0 à quelques dizaines de millisieverts), c’est-à-dire des doses inférieures ou égales aux doses naturellement reçues par l’homme pendant une bonne partie de son existence. Cela ne prouve pas que les très faibles doses n’ont rigoureusement aucun effet biologique. En d’autres termes, l’état actuel de nos connaissances ne nous permet pas de savoir s’il existe une dose-seuil au dessous de laquelle il n’y aurait plus aucun effet. Par souci de conservatisme, les normes réglementaires de radioprotection sont définies en supposant, de façon très pessimiste, qu’il n’y a pas de seuil et que toute dose reçue, aussi faible soit-elle, engendre un risque biologique proportionnel à cette dose. En conséquence, la réglementation française impose aux travailleurs le respect du principe de précaution appelé ALARA (As Low As Reasonably Achievable) selon lequel il faut maintenir les expositions aux rayonnements ionisants aussi bas que raisonnablement possible compte tenu des contraintes économiques et sociales.

Le risque biologique (probabilité d’occurrence de l’effet biologique) a été calculé à partir des banques de données disponibles sur les études épidémiologiques de populations irradiées (victimes d’accidents nucléaires ou personnels exposés aux rayonnements (ouvriers, médecins, chercheurs …)).

Conformément aux règles classiques de la sûreté nucléaire, le calcul a pris en compte des marges de conservatisme importantes.

Par cette démarche, le coefficient de risque de décès par cancer radio-induit (excès de risque absolu par unité de dose reçue) a été évalué à 5 % par sievert cumulé (c’est le cas très improbable d’un travailleur qui aurait reçu chaque année pendant 20 ans, la limite de dose admissible pour les travailleurs (50 mSv).

A titre d’illustration, le taux de décès par cancer (risque absolu) étant d’environ 25 % dans une population standard, un individu recevant une dose de 0,1 Sv (c’est le cas d’un habitant « moyen » d’Ukraine à la suite de la catastrophe de Tchernobyl ou d’un survivant d’Hiroshima situé au moment de l’explosion à un peu moins de 3 km de l’hypocentre), aura 25,5 % de chance de succomber à cette maladie.

En conséquence, il faut relativiser les conséquences à long terme de Tchernobyl et Hiroshima.

BWM Conseil
Section Communication
bmwconseil@nucleaire.net

Pour en savoir plus, lire l'ouvrage " l'Atome Ecologique " de Bernard Wiesenfeld. 1998, Editions EDP Sciences ( customers@edpsciences.com ).

Prochaine lettre nucleaire.net, le 01 juillet 2000 :

L’accident nucléaire de Tokaïmura au Japon le 30 septembre 1999

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