I. Processus physico-chimiques à l'origine
des effets biologiques
1.
Les interactions physiques rayonnements ionisants - matière
2.
Les réactions physico-chimiques
a.
La formation de radicaux libres
b.
Le rôle du transfert linéique d'énergie
c.
L'influence de la présence d'oxygène
d.
L'influence de la présence de molécules organiques
e.
L'inactivation des radicaux libres
II. Les lésions moléculaires
1.
Lésions induites par transfert direct d'énergie
2.
Lésions induites par transfert indirect d'énergie
3.
Les cibles des lésions radioinduites
III. Les dommages cellulaires
1.
Mort cellulaire, cancérogénèse et effets héréditaires
2.
Les facteurs de radiosensibilité cellulaire
IV. Les effets pathologiques des rayonnements
ionisants chez l'homme
1.
Les effets déterministes
a. Leur origine et leurs caractéristiques
b. Les effets d'une exposition globale
c. Les effets d'une exposition partielle
2.
Les effets stochastiques
a. Leur origine et leurs caractéristiques
b. Tableau comparatif des effets déterministes et stochastiques
V.
L'évaluation du risque d'effets stochastiques
1.
Les sources d'information sur la cancérogénèse
a. Les études in vitro
b. L'expérimentation animale
c. Les études épidémiologiques
2.
L'extrapolation des risques de cancers aux faibles doses
3.
L'extrapolation des risques de cancers aux faibles débits de
dose
4.
L'extrapolation des risques de cancers sur l'ensemble de la vie
5.
L'extrapolation des effets héréditaires
I. Processus physico-chimiques à l'origine
des effets biologiques
Dés la découverte des rayonnements
ionisants en 1895, leurs dangers ont été mis en évidence:
- 1896: lésions
cutanées radioinduites;
- 1902: premier
cas de cancer radioinduit;
- 1910: cancers
expérimentaux;
- 1927: mutations
génétiques.
Les effets des rayonnements ionisants sur un organisme
résultent du transfert d'énergie à la matière,
transfert qui constitue un processus complexe.
|
Effets des rayonnements
ionisants
|
Organisation schématique
d'un être vivant (H
= homme)
|
|
interactions physiques
|
molécules
|
H2O (H:
@
70 % poids du corps)
protéines
ADN (H: 1 mètre)
|
|
réactions physico-chimiques
|
cellules (H:
1014)
|
noyau (ADN)
organites
membranes
|
|
lésions moléculaires
|
tissus
|
ensemble de cellules différenciées
et de cellules souches qui remplit une fonction
|
|
dommages cellulaires
|
organes
|
ensemble de tissus qui
assure une fonction vitale
|
|
lésions tissulaires
|
organisme
|
ensemble d'organes
|
1.
Les interactions physiques rayonnements ionisants - matière
Les interactions physiques entre la matière
et les particules directement ionisantes ou celles mises en mouvement
par les rayonnements indirectement ionisants sont de 3 types:
- a. l'ionisation des atomes: l'énergie
du rayonnement est supérieure à l'énergie de
liaison des électrons. Un électron est alors arraché
au cortège électronique.
- b. l'excitation des atomes: si l'énergie
n'est pas suffisante pour arracher un électron, elle peut l'être
cependant suffisamment pour faire passer un électron du niveau
énergétique fondamental à un niveau énergétique
supérieur (couche moins liée), l'atome est dit excité.
- c. les transferts thermiques: si l'énergie
n'est pas suffisante pour exciter l'atome, elle peut cependant augmenter
son énergie cinétique de translation, de rotation et
de vibration, ce que l'on appelle les transferts thermiques.
En moyenne pour 1 ionisation, on a 3 excitations
et un nombre plus élevé de transferts thermiques.
Exemple: L'énergie moyenne pour
provoquer une ionisation dans l'eau est de 33,85 eV. Ainsi
dans l'eau, 1 électron de 1 MeV produit environ :
(106 eV / 33,85 eV) = 3 104 ionisations et 105
excitations.
2.
Les réactions physico-chimiques
Il s'agit plus précisément de réactions
radiochimiques résultant des interactions physiques et qui surviennent
dans des délais trés brefs de l'ordre de 10-12
secondes.
a.
La formation de radicaux libres
Un radical libre porte sur sa couche électronique
externe un ou plusieurs électrons célibataires (non apparié
à un électron de spin opposé).
Cette configuration confère à l'entité
radicalaire une trés haute réactivité chimique:
les radicaux tendent à capturer un électron pour compléter
leur couche électronique.
Les radicaux libres proviennent essentiellement
de l'interaction des rayonnements ionisants avec les électrons
des molécules d'eau, et ce en raison de la teneur extrèmement
élevée en eau des organismes vivants.
- 1er cas:
L'eau est ionisée si E > 5,16 eV, qui est
l'énergie de la liaison H-OH :
hn + H2O
---> e- + H2O+
L'ion H2O+ est instable
et se dissocie sur place :
H2O+ ---> H+ + OH°
L'électron projeté peut parcourir
10 à 15 nm et réagir avec l'eau :
e- + H2O ---> H° + OH-
- 2ème cas:
La molécule d'eau est excitée :
hn + H2O
---> H2O*
La molécule excitée se désexcite
:
H2O* ---> H+ + OH° + e-
- Finalement:
10-10 secondes à 10-9
secondes aprés l'interaction avec le rayonnement ionisant, l'eau
est devenue une solution plus ou moins concentrée en radicaux
OH° et H° et en molécules d'hydrogène issues de
la réaction :
H° + H° ---> H2
b.
Le rôle du transfert linéique d'énergie.
Les réactions qui succèdent à
la formation de radicaux libres surviennent dans un délai de
10-7 secondes à 10-3 secondes aprés
l'interaction du rayonnement ionisant et constituent l'étape
diffusionnelle. Ces réactions dépendent du transfert linéique
d'énergie du rayonnement.
- 1er cas:
Le T.L.E. est élevé, donc le nombre
d'ionisation est grand, donc la probabilité de rencontre entre
les radicaux libres formés est élevée :
H° + H° ---> H2
H° + OH° ---> H2O
OH° + OH° ---> H2O2
L'eau oxygénée, H2O2,
est extrèmement toxique pour la cellule.
- 2ème cas:
Le T.L.E. est faible et la réaction de
recombinaison est la plus probable :
H° + OH° ---> H2O
c.
L'influence de la présence d'oxygène
Les réactions qui succèdent à
la formation de radicaux libres dépendent également de
la présence de l'oxygène:
- 1er cas:
En absence d'oxygène, la réaction
s'arrète par dimérisation :
H° + H° ---> H2
H° + OH° ---> H2O
- 2ème cas:
En présence d'oxygène, la réaction
suivante à lieu :
H° + O2 ---> OOH°
Le radical hydroperoxyde, OOH°, est un oxydant
avide d'électrons. Il est à l'origine de la formation
d'eau oxygénée :
2 OOH° ---> HOOH + O2
OOH° + H° ---> HOOH
L'électron arraché de la molécule
d'eau ionisée lors de l'interaction avec le rayonnement ionisant
peut réagir avec l'oxygène et former le radical superoxyde,
O2°-:
e- + O2 ---> O2°-
d.
L'influence de la présence de molécules organiques
Les réactions qui succèdent à
la formation de radicaux libres dépendent enfin de la présence
de molécules organiques:
Un grand nombre de réactions (voir ci-après)
ont lieu et aboutissent à la formation:
- d'eau oxygénée;
- de radicaux
péroxydes: RO°, ROO°;
- de tétroxydes:
ROOOOH (!!!).
Les peroxydes et les tétroxydes sont
des oxydants puissants qui altèrent les lipides des membranes
des cellules.
Ces réactions sont :
OOH° + RH ---> HOOH + R°
R° + O2 ---> ROO°
ROO° + OOH° ---> ROOOOH
ROOOOH ---> RO° + OH° + O2
2 ROO° ---> ROOOOR
ROOOOR + e- ---> 2 RO° + O2-
ROO° + RH ---> ROOH + R°
ROOH + e- ---> RO° + OH-
e.
L'inactivation des radicaux libres
Dans toutes cellules normales il existe des réactions
qui produisent des radicaux libres et des peroxydes similaires à
ceux formés en cas de radioexposition.
Les cellules possèdent donc des enzymes
dont la fonction est d'inactiver ces composés extrèmement
toxiques:
- la superoxyde
dismutase :
2 O2°- + 2 H+ ---> H2O2
+ O2
- les peroxydases
:
H2O2 + H2 ---> 2 H2O
- les catalases
:
2 H2O2 ---> 2 H2O + O2
Remarque: la réaction catalysée
par la superoxyde dismutase est équilibrée en terme de
radical (symbole "°") puisque le transfert électronique met
en jeu un atome de cuivre lié à l'enzyme qui est successivement
oxydé puis réduit.
II. Les lésions moléculaires
1.
Lésions induites par transfert direct d'énergie
L'énergie du rayonnement est transférée
directement à la molécule qui est ionisée ou est
excitée.
L'excédent d'énergie acquis par
la molécule est perdu par:
- rayonnement de fluorescence ;
- rupture de liaisons chimiques.
Exemple: l'excès d'énergie
d'une ionisation est de 12,6 eV et celui d'une excitation est de 6,6
eV. Dans les 2 cas, l'excès est suffisant pour rompre la liaison
H-OH d'une molécule d'eau dont l'énergie est de 5,16 eV.
2.
Lésions induites par transfert indirect d'énergie
L'énergie est transférée
à des molécules au voisinage des molécules concernées
qui induisent à leur tour des lésions des molécules
concernées. C'est typiquement l'action des radicaux libres formés
lors de la radiolyse de l'eau. Actuellement, on pense que c'est l'effet
direct qui prédomine.
En effet, en raison de leur courte durée
de vie (10-6 secondes) les radicaux libres migrent à de faibles
distances. En conséquence, seuls ceux qui sont formés
à proximité d'une molécule peuvent la léser.
3.
Les cibles des lésions radioinduites
Toutes les molécules biologiques sont
des cibles. On peut mentionner en particulier:
a.
l'eau: en raison de sa proportion dans tous les organismes vivants (environ
70% chez l'homme);
b.
l'ADN: en raison de sa fonction centrale dans la cellule (altération
des chromosomes et division cellulaire, altération des gènes
et mutations).
Le tableau suivant donne le nombre moyen de lésions
de différents types induites par une dose de 1 Gy absorbée
par 1 noyau :
|
Nature de la lésion
de l'ADN
|
Nombre moyen de lésions
/ Gy / noyau
|
|
formation de liaisons
intra ou inter-chaînes
|
30
|
|
rupture des deux brins
|
40
|
|
formation de liaisons
ADN - protéines
|
150
|
|
rupture d'un seul brin
|
750
|
|
modification de la structure
des sucres
|
1200
|
|
modification de la structure
des bases
|
1400
|
Rappel:
La dose absorbée est de 1 Gy, soit une
énergie de : 1 Gy = 1 J.kg-1 = 0,624 1019
eV
Une telle énergie peut entraîner
: (0,624 1019 eV / 33,85 eV) @
2 1017 ionisations.kg-1
Comme la masse d'1 noyau est @
10-10 g, la dose absorbée par 1 noyau va entraîner
@ 2 104
ionisations
La masse de l'ADN d'1 noyau étant @
10-11 g, l'ADN d'1 noyau va subir @
2000 ionisations !!!
g.
Enfin, l'oxydation par les radicaux libres et les peroxydes des:
- acides gras insaturés constitutifs
des membranes cellulaires ;
- acides aminés des protéines,
notamment les cystéines.
III. Les dommages cellulaires
1.
Mort cellulaire, cancérogénèse et effets héréditaires
La mort cellulaire résulte de lésions
irréparables dans des structures vitales pour la cellule telles
que les chromosomes. La mort cellulaire peut être immédiate
pour des doses élevées (plusieurs Gy) ou différée
pour les faibles doses.
Les effets des faibles doses sont les suivants:
- les lésions sont dans la plupart des
cas réparées et la cellule redevient normale ;
- si les lésions sont mal réparées,
les cellules peuvent perdre leur capacité de division dés
la 1ère division (1ère mitose) ou après plusieurs
mitoses (mort différée) ;
- enfin, la cellule peut sembler normale en
terme de survie, mais être anormale en terme chromosomique et
subir des effets génétiques (héréditaires)
ou s'orienter vers le développement de cancers.
- selon la vitesse de renouvellement du type
de cellule, la mort cellulaire peut se manifester:
entre quelques heures et quelques jours pour
les cellules à division rapide: par exemple les cellules souches
de la moelle osseuse ;
- entre quelques mois à quelques années
pour les cellules à division lente: par exemple, les neurones
n'ayant plus à se diviser demeurent fonctionnels pour de faibles
doses.
2.
Les facteurs de radiosensibilité cellulaire
La radiosensibilité est à la base
de la compréhension des effets pathologiques des rayonnements.
a. loi de Bergonié
et Tribondeau: En 1906, Bergonié et Tribondeau ont
montré que la radiosensibilité d'une cellule varie:
- proportionnellement à sa capacité
de division ;
- inversement proportionnellement à son
degré de différenciation.
b. l'évolution:
Par l'étude des courbes de survie, on remarque aussi que plus
un organisme est évolué plus il est radiosensible comme
l'indiquent les valeurs du tableau suivant:
|
D0 (Gy)
|
Espèce cellulaire
|
|
1000
|
virus
|
|
100
|
levures
|
|
10
|
bactéries
|
|
1
|
mammifères
|
Remarque: Les courbes de survie étant
des phènomènes exponentiels, D0 est la dose
qui laisse 37% de survivants (0,37 = 1/e).
c. la phase du cycle
cellulaire: la radiosensibilité est maximale au cours
de la phase M de mitose et minimale au cours de la phase S de duplication
du matériel génétique.
d. l'environnement cellulaire:
l'oxygène est un radiosensibilisant et ce, d'autant plus que
le T.L.E. du rayonnement est faible. Ceci s'explique par l'augmentation
de radicaux libres en présence d'oxygène.
e. la nature du rayonnement:
à dose égale, la survie cellulaire est plus importante
pour des rayonnements de faible T.L.E.
f. la distribution de
la dose dans le temps: le fractionnement de la dose et la
diminution du débit de dose permettent, à dose équivalente,
d'augmenter la survie cellulaire.
IV. Les effets pathologiques des rayonnements
ionisants chez l'homme
1.
Les effets déterministes
a. Leur origine et leurs caractéristiques
Lors d'une exposition, si le nombre de cellules
détruites est trop important, leur remplacement par la multiplication
des cellules viables est insuffisant. Le déficit cellulaire qui
en résulte entraîne des lésions tissulaires qui
à leur tour altèrent la fonction de l'organe. Enfin, celle-ci
peut entraîner des signes cliniques, voire la mort de l'individu.
Les effets déterministes
sont donc ceux que l'on observe au delà d'un seuil, qui correspond
à une dose de 0,2 à 0,3 Gy. Ils sont appelés déterministes
car ils sont obligatoires, c'est-à-dire qu'ils se manifestent
toujours.
Par ailleurs, les effets déterministes
sont:
- précoces: ils se manifestent quelques
heures à 1 mois après l'exposition (hormis la cataracte
de l'oeil qui advient dans les années qui suivent l'exposition)
;
- d'autant plus graves que la dose est importante
;
- clairement décrits du point de vue
symptomatique ;
- différents selon que l'exposition
est globale (l'organisme entier) ou partielle (une partie de l'organisme).
b. Les effets d'une exposition globale
On parle de radioexposition aiguë qui évolue
selon 4 phases :
- phase initiale ou prodromique: quelques heures
;
- phase de latence: quelques jours. Elle est
silencieuse, c'est-à-dire que les symptomes disparaissent ;
- phase d'état: c'est la phase critique
au cours de laquelle se développent les signes caractéristiques
de chaque syndrôme ;
- phase de convalescence.
Le tableau suivant résume les caractéristiques
cliniques en fonction de la dose:
|
Dose (Gy)
|
Dose équivalente
(mSv)
|
Effets
|
|
0,3 - 1
|
1000
|
nausées, vomissements
|
|
1 - 3,5
|
3000
à
6000
|
épilation provisoire
|
|
syndrome hématopoïétique:
atteinte des organes assurant le renouvellement des lymphocytes,
des globules blancs et des plaquettes --> hémorragies
|
|
3,5 - 5,5
|
dose léthale 50:
50 % au moins des individus meurent d'hémorragies et d'infections
|
|
5 - 7
|
stérilité
définitive
|
|
5,5 - 7,5
|
syndrome gastro-intestinal:
atteinte des cellules de la mu- queuse intestinale à fort
taux de renouvellement --> infections mort
si pas de greffe de moelle osseuse
|
|
7,5 - 10
|
> 6000
|
atteinte des poumons
|
|
> 10 - 15
|
> 10000
|
syndrome neurologique:
oedème cérébral et coma - mort
en quelques jours
|
|
20000
|
mort en quelques heures
|
c. Les effets d'une exposition partielle
:
|
Dose (Gy)
|
Dose équivalente
(mSv)
|
Organe
|
Effets
|
|
réponse "tout
ou rien"
|
embryon
|
avant implantation (1er
- 8è jour)
|
|
0,1
|
100
|
pendant l'organogénèse
(9è - 60è jour)
|
|
0,1 - 0,2
|
100 - 200
|
stade foetal (8è
à 15è semaine) - Interruption
grossesse envisagée si > 200 mSv
|
|
0,3 - 0,5
|
150
|
testicules*
|
stérilité
provisoire
|
|
1
|
|
peau
|
fragilisation si exposition
ultérieure
|
|
3
|
|
ovaires
|
stérilité
provisoire
|
|
5
|
3500 - 6000
|
testicules
|
stérilité
|
|
7
|
2500 - 6000
|
ovaires
|
définitive
|
|
5 - 10
|
5000
|
peau
|
épidermite exsudative
|
|
cristallin
|
cataracte
|
|
15 -20
|
|
peau
|
ulcération et nécrose
aiguë - épilation
définitive
|
*Autrefois
employée comme méthode contraceptive !!!
2.
Les effets stochastiques
a. Leur origine et leurs caractéristiques
Les effets stochastiques
sont les conséquences probabilistes
à long terme, chez un individu ou chez sa descendance, de la
transformation d'une cellule. Ils résultent donc de lésions
mal réparées des molécules d'ADN.
Les effets stochastiques sont de 2 types :
- si la mutation porte sur un gène d'une
cellule somatique, les effets concernent l'individu exposé.
Ce sont les effets cancérogènes ;
- si la mutation porte sur un gène d'une
cellule germinale, les effets concernent l'individu exposé
mais peuvent également se transmettre. Ce sont les effets héréditaires.
Les effets stochastiques n'ont pas de seuil de
dose. Ce sont des effets aléatoires
qui n'apparaissent pas chez tous les individus. Par
ailleurs, les effets stochastiques sont :
- tardifs: plusieurs années après
l'exposition, voire chez la desecendance ;
- quand la dose augmente, leur fréquence
augmente, mais leur gravité reste la même ;
- non spécifiques: il n'y a pas de moyen
de déterminer l'origine radioinduite d'un cancer ou d'une anomalie
génétique (voir "LA RECHERCHE", N° 308 - p 68).
b. Tableau comparatif des effets déterministes
et stochastiques :
|
Effets déterministes
|
Effets stochastiques
|
|
cause: destruction massive
des cellules
|
cause: lésions
non réparées de l'ADN
|
|
obligatoires (ils apparaissent
toujours)
|
aléatoires
|
|
pathologies diverses
|
cancers et effets génétiques
|
|
dose seuil d'apparition:
0,2 - 0,3 Gy
|
pas de dose seuil d'apparition
|
|
manifestation précoce
|
manifestation tardive
|
|
gravité dépendante
de la dose
|
gravité indépendante
de la dose
|
|
clairements décrits
|
non spécifiques
|

V.
L'évaluation du risque d'effets stochastiques
Les effets stochastiques posent
un problème de radioprorection.
En effet, hormis les expositions exceptionnelles
à de fortes doses qui ne peuvent relever que d'un incident voire
un accident, ce sont les expositions aux faibles doses qu'il faut gérer.
Or, les effets stochastiques qui en résultent :
- apparaissent de manière aléatoire
;
- apparaissent tardivement ;
- ont une gravité apparemment indépendante
de la dose reçue.
Il faut donc un ensemble de données et
de paramètres qui permettent d'élaborer un modèle
susceptible d'établir une relation fiable entre l'exposition
aux faibles doses et les effets stochastiques qui en résultent.
1.
Les sources d'information sur la cancérogénèse
a. Les études in vitro
Elles ont montré :
- l'importance de la cassure double-brin dans
la restauration cellulaire qui expliquerait l'influence du débit
de dose ;
- le rôle essentiel des oncogènes.
b. L'expérimentation animale
Elle a permis :
- l'acquisition de données quantitatives
dans le cas où il n'existe pas de données pour l'être
humain ;
- l'étude de la forme des courbes de
survie dose-effet ;
- l'étude de divers facteurs :
- le T.L.E., ce qui a permis de déterminer certaines valeurs
du facteur de pondération de la qualité des rayonnements,
WR ;
- l'action des radioprotecteurs et des radiosensibilisants.
Cependant:
- elle nécessite l'étude d'un
trés grand nombre d'animaux (rats et souris);
- la durée d'observation ne peut dépasser
quelques années;
- les résultats obtenus soulignent l'influence
de divers facteurs (espèce animale, conditions d'irradiations,
type de cancer considéré) qui rendent difficile l'extrapolation
à l'être humain.
c. Les études épidémiologiques
Le suivi des populations exposées est la
seule base de données valable pour définir le facteur
de risque. Ces études sont difficiles
car :
- plus la dose est faible, plus le risque, si
tant est qu'il existe, est réduit et plus l'effectif de
la population à étudier est grand ;
- l'étude doit être menée
sur plusieurs dizaines d'années en raison de la période
de latence des cancers radioinduits ;
- la mortalité par cancer représente
environ 25% des décès et les cancers radioinduits, qui
ne se différencient en rien des cancers naturels, sont
rares (1 à 2%) ;
- il faut une population témoin présentant
les mêmes caractéristiques, notamment celles d'exposition
aux autres facteurs cancérogènes (tabac, alcool, alimentation).
Le tableau suivant résume les caractéristiques
de ces modes d'étude:
|
Mode d'étude
|
Points favorables
|
Points défavorables
|
|
Etudes in
vitro
|
mise en évidence
de divers paramètres
(cassure double-brin, débit
de dose, oncogènes)
|
résultats difficilement
extrapolables à l'être
humain
|
|
Expérimentation animale
|
- données quantitatives
- étude de la forme
des courbes dose-effet
- étude du T.L.E.
(facteur pondération WR)
- action radioprotecteurs
et radiosensibilisants
|
- grand nombre d'animaux
à étudier
- durée d'observation
< quelques années
- résultats difficilement
extrapolables à l'être
humain
|
|
Études épidémiologiques
|
seule base de données
valable
pour définir le
facteur de risque
|
- plus la dose est faible,
plus l'effectif de la population à étudier est grand
- étude sur plusieurs
dizaines d'années
- les cancers radioinduits
sont rares
- population témoin
présentant les mêmes caractéristiques d'exposition
aux autres facteurs cancérogènes
|
2.
L'extrapolation des risques de cancers aux faibles doses
Ainsi, 3 populations exposées ont été
choisies par l'U.N.S.C.E.A.R. (United Nations Scientific Committee
on the Effects of Atomic Radiations):
|
Paramètres
|
Survivants Hiroshima Nagasaki
|
Patients traités
pour la spondylarthrite
|
Patientes traitées
pour le cancer du col de l'utérus
|
|
Taille de la population
|
4801
|
14000
|
83000
|
|
Age à l'exposition
|
0 - 90 ans
|
> 15 ans
|
30 - 70 ans
|
|
Temps moyen de suivi
|
28,8 ans
|
13 ans
|
7,6 ans
|
|
Type d'exposition
|
instantanée corps
entier
|
fractionnée - localisée
|
étalée -
localisée
|
|
Dose (Gy)
|
> 0,5
|
0,8 - 6
|
variable
|
|
Excès de décès:
|
|
|
|
|
par leucémies
|
54
|
37
|
< 100
|
|
par cancers
|
147
|
140
|
257
|
|
La figure suivante montre la courbe dose-effet
établie à partir des cancers observés chez
les survivants d'Hiroshima et Nagasaki.
Ce résultat montre une augmentation
certaine du risque cancérogène pour des expositions
à des doses supérieures à 0,5 Gy, délivrées
à fort débit.
La forme de la courbe dose-effet suit une
relation polynômiale:
effet = k1 . dose + k2
. (dose)2
En revanche, l'ensemble de ces études
ne permet pas de conclure dans le domaine des faibles doses inférieures
à 0,2 Gy.
Il faut donc extrapoler
aux faibles doses, les données obtenues à fortes
doses.
|
|
|
Cependant cette extrapolation pose un problème
car, pour les faibles doses, les données sont rares et
l'augmentation du nombre de cancers est non significatif.
L'extrapolation de la courbe des fortes
doses peut donc être faite selon plusieurs types de relations
compatibles avec les observations:
- linéaire: effet = k . dose
- supra - linéaire: effet = k
. (dose)n avec n < 1
- polynômiale: effet = k1
. dose + k2 . (dose)2
C'est la relation LINÉAIRE
qui a été retenue.
Les conséquences sont :
- l'effet est proportionnel à
la dose = à toute dose correspond
un effet
- il n'y a donc plus de dose seuil = le
risque zéro n'existe plus.
Ce choix amène 2 commentaires :
- il conduit à majorer le risque
pour toutes les doses, ce qui est en contradiction avec certaines
observations ;
- il revient à envisager les hypothèses
les plus pessimiste, ce qui répond au principe fondamental
de précaution en radioprotection.
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3.
L'extrapolation des risques de cancers aux faibles débits
de dose
Les expositions sont en général
du type faible débit de dose. Or, celle d'Hiroshima - Nagasaki
est du type fort débit de dose.
L'influence du débit de dose sur la cancérogénèse
est connue: pour les rayonnements de faible T.L.E., plus la dose est
étalée dans le temps, plus les effets cancérogènes
sont réduits.
Pour tenir compte du débit de dose, on
utilise un facteur appelé facteur de réduction de dose
(DDREF, Dose and Dose Rate Effectiveness Factor), calculé
à partir des courbes dose-effet. Les
résultats montrent que les valeurs du facteur de réduction
de dose à appliquer pour estimer l'effet délivré
à faible débit de dose s'échelonnent entre 2 et
10.
Le facteur le plus FAIBLE
de 2 a été retenu.
Remarque: Cette valeur (qui est
la plus faible) majore le risque (puisque la réduction du risque
est minorée !!) et ce, une fois encore, en réponse au
principe fondamental de précaution en radioprotection.
4.
L'extrapolation des risques de cancers sur l'ensemble de la vie
L'enquête épidémiologique
d'Hiroshima - Nagasaki n'est pas terminée. En d'autres termes,
l'estimation du facteur de rique qui a été faite jusqu'à
présent n'est applicable que pour la durée de l'enquête,
qui ne représente qu'une fraction de la vie des individus de
la population observée.
Il faut donc évaluer le risque d'apparition
de cancers dans les années à venir. Pour celà,
il existe 2 modèles de projection:
- le modèle du risque absolu
(ou modèle additif): le nombre de cancers radioinduits observés
annuellement reste constant jusqu'à la fin de la vie des individus
de la population ;
- le modèle du risque relatif
(ou modèle multiplicatif): le nombre de cancers radioinduits
observés annuellement est une fraction du nombre des cancers
naturels.
Dans ce cas, puisque le nombre de cancers naturels
augmente avec l'âge, on doit observer une augmentation constante
du nombre de cancers radioinduits.
C'est le modèle du risque RELATIF
qui a été retenu.
5.
L'extrapolation des effets héréditaires
Les effets héréditaires résultent
des lésions des chromosomes de la lignée germinale (spermatozoïdes
et ovules) susceptibles d'entraîner des anomalies dans la descendance
de l'individu exposé.
Bien que les rayonnements ionisants soient l'un
des agents mutagènes les mieux connus, leur action chez l'homme
n'a pas été formellement mise en évidence. En effet,
stérilité et décès interviennent avant qu'une
quelconque descendance n'ait manifesté des effets héréditaires.
Les sources d'information et les difficultés
des enquêtes sont les mêmes que dans le cas de l'études
des effets cancérogènes. L'enquête la plus importante
a de nouveau porté sur les survivants d'Hiroshima et Nagasaki
et n'a révélé aucune augmentation significative
de la fréquence des anomalies génétiques.
De plus, l'incidence naturelle des effets héréditaire
est élevée: environ 10% des naissances.
En conséquence, puisqu'il n'existe pas
de données chez l'homme, l'évaluation du risque d'effets
héréditaires repose sur les résultats obtenus chez
la souris.
Dans un premier temps, en ce qui concerne la souris
proprement dit, les méthodes et les choix d'extrapolation aux
faibles doses des données obtenues aux fortes doses sont les
mêmes que pour l'étude chez l'homme des risques de cancers.
Enfin, l'extrapolation des données obtenues
chez la souris à l'homme repose sur les 60% d'"homologie génétique"
entre l'homme et la souris.
En d'autres termes, si 2 gènes sont liés
chez la souris, ils le sont également chez l'homme dans 60% des
cas.
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