Les effets biologiques
Les effets biologiques
Les rayonnements émis par les atomes radioactifs sont de natures physiques différentes et leurs effets sur les tissus , les cellules et les molécules sont variés. Le transfert d’énergie des rayonnements ionisants à la matière vivante est responsable des effets biologiques de ces rayonnements. Les atomes ionisés peuvent être à l'origine de différents types de perturbations dans l'organisation et le fonctionnement des molécules dont ils sont les constituants. Les dommages causés aux molécules peuvent entraîner des lésions cellulaires et d'autres dysfonctionnements à l'intérieur de l'organisme. Si cet atome ionisé se trouve localisé dans une importance biologique tel que l'ADN ou si il est concentré sur un organe cible ( la thyroïde par exemple pour l'iode 131) des remaniements importants de la structure moléculaire ou tissulaire concernée se produisent.
Les effet biologiques
A) Les effets moléculaires
L’ADN constitue la mémoire chimique de la cellule. Elle est très sensible aux radiations ionisantes. La cellule et surtout son noyau sont constitués de molécules d’eau et de grosses molécules d’eau, chromatine constitués d’ADN et e chromatine. Lors de la duplication de l’ADN que celle-ci devient plus sensible aux radiation s ionisantes. C’est pourquoi les effets sont d’autant plus grands que la cellule est active. La molécule ionisée expulse son excédent d'énergie par rupture de liaisons chimiques qui pourront être à l'origine de lésions moléculaires.
Dans une cellule vivante, toutes les molécules peuvent être touchées, mais deux d'entre elles sont plus importantes : l'eau (par son abondance) et l'ADN (par les conséquences de son altération).
La radiolyse de l'eau : sous l'influence de rayonnements ionisants, une molécule d'eau se décompose en deux radicaux libres qui sont très réactifs, provocant des lésions sur les molécules voisines.
L’ADN peut subir également des lésions sous l'effet des radiations. Ces lésions de l’ADN sont de plusieurs types, essentiellement des ruptures simple brin et double brins.
Altérations possibles de l’ADN consécutives à une exposition à des rayonnements ionisants
Un système de réparation enzymatique dans la cellule
permet de réparer rapidement les lésions de premier type (ruptures simples
brins). Si le dommage causé par la radio exposition est tel que
les cellules sont en mesure de se réparer d'elles-mêmes, la radio exposition n'a
aucun effet sur l'organisme.
Dans les autres cas, la réparation peut être
incomplète.
B) Les effets cellulaires
Les effets sur l'ADN sont dus soit à une action directe sur la molécule, soit à un effet indirect par radiolyse de l'eau. Les conséquences des lésions de l'ADN se divisent en deux grands types : les phénomènes de mortalité cellulaire et les mutations.
Mort cellulaire
Les trois situations suivantes peuvent se produire lorsque des cellules ont été détruites par la radioactivité :
1. si peu de cellules sont détruites, l'organisme se guérit de lui-même et survit;
2. si davantage de cellules sont détruites, l'organisme peut survivre, mais il connaîtra des symptômes persistants
3. si un grand nombre de cellules sont détruites, l'organisme mourra.
La mort cellulaire
La radio exposition peut entraîner la mutation des cellules, c'est-à-dire que le rayonnement peut avoir une incidence sur le code génétique d'une cellule, à savoir son acide désoxyribonucléique (ADN). A savoir que l’ADN constitue la mémoire chimique de la cellule. Elle est très sensible aux radiations ionisantes. Cela produit des anomalies si la cellule se divise et se multiplie. Dans ce cas, les trois résultats suivants peuvent se produire
1. la cellule peut être détruite par le système immunitaire;
2. la cellule peut survivre, mais perdra une certaine fonction;
3. la cellule peut survivre, mais elle est dysfonctionnelle.
Dans les deux premiers cas, il n'existe aucun effet sur l'organisme. Dans le troisième cas, le dysfonctionnement cellulaire peut causer des cancers, l'infertilité et des effets génétiques.
Un chromosome muté suite à une irradiation
Les différents effets cellulaires après irradiation
C) Les effets tissulaires
Ils sont la conséquence des effets cellulaires et ne s'expriment que lorsqu'un nombre suffisant de cellules est détruit. Ils n'apparaissent ainsi qu'au-delà d'une dose seuil. Au-delà de cette dose, les effets sont d'autant plus importants que la dose est importante. Les effets s'expriment différemment selon l'organisation du tissu touché et sa cinétique.
Les tissus les plus radiosensibles sont les tissus
hématopoïétiques, les gonades, les poumons ; les moins radiosensibles sont le
tissu nerveux adulte, le tissu musculaire. 
Les effets sur l'Homme
Les effets déterministes:
Des doses élevées de rayonnement peuvent endommager et détruire de nombreuses cellules, ce qui cause des dommages graves ou même la mort pour un organisme. La gravité de ces effets augmente proportionnellement à la dose de rayonnement reçue. Il s'agit d'effets primaires ou déterministes parce qu'ils peuvent représenter un résultat direct de la radio exposition. Les effets déterministes chez les personnes peuvent comprendre les brûlures, les cataractes, la stérilité et dans les cas extrêmes, la mort.
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Doses reçues en une seule fois exprimées en rems |
Effets sur l’organisme |
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De 30 à100 rems |
Modification formule sanguine ; lymphocytes sanguins diminuent, ces cellules sont très radiosensibles |
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De 100 à 250 rems |
Troubles digestifs légers, épilations partielles, fatigabilité persistante, rougeurs de la peau |
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De 250 à 400 rems |
Nausées, vertiges, diminution de résistance aux infections par atteinte du système de défense immunitaire |
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De 600 à 800 rems |
Troubles sanguins et digestifs s’aggravent et dans les quinze jours qui suivent l’irradiation , le risque mortel est important |
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Au-delà de 800 ems |
La mort est certaine |
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Inférieure à 25 rems |
Aucun effet immédiat sur l’organisme mais des effets à long terme peuvent se produire |
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Organe concerné |
Seuil pour les effets déterministes (Gray) |
Effet commençant à être observé au-dessus du seuil |
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Corps entier |
0.5 |
Vomissements |
Ces effets(principalement des cancers) apparaissent de façon non
systématique et toujours différée de plusieurs années chez les individus
exposés. La probabilité d’apparition de ces effets
augmente en fonction de la dose reçue, mais leur gravité est indépendante de
la dose. Ils ne concernent que certains individus au hasard et sont
indépendants de la dose. Ils vont atteindre soit le sujet lui-même soit sa
descendance. Leur temps de latence est de plusieurs années.
Effets somatiques
Si les lésions subsiste dans une cellule somatiques ,
celle ci peut de venir cancérigène ou fonctionner au ralenti. On parle
d'effet somatique. Pour des doses supérieures à 1 Gray, il y a un risque
d'augmentation de l'incidence de certains cancers s
en particulier leucémie et
cancers de la thyroïde. Le problème demeure pour des doses faibles,
inférieures à 0,2 Gray. Pour les cancers aucun symptôme n'est détectable entre
le moment de l'irradiation et l'apparition clinique ultérieure du cancer radio
induit ce qui traduit des longs temps de latence :
- de 2 à 5 ans pour les leucémies
- supérieurs à 10 ans pour la plupart des tumeurs solides
Le principal risque lié à la radioactivité est l'incorporation par l'organisme
de poussières radioactives, par exemple l'iode radioactive se fixe sur les
cellules de la thyroïde à la place de l'iode stable ce qui mêle à faible dose
entraîne un risque d'avoir un cancer de la thyroïde.
Effets génétiques
Si les lésions touchent une cellule de la reproduction (gamète) des anomalies congénitale et des maladies génétiques. Les effet génétiques sont difficiles à mettre en évidence car l'incidence naturelle des anomalies génétiques est importante. Les anomalies génétiques peuvent concerner soit les chromosomes soit un ou plusieurs gènes.