1.3.3 - Manifestations pathologiques liées à l'irradiation
1.3.3.1 - Les effets non aléatoires
Ce sont des effets à seuil. La valeur du seuil dépend
:
- de la radiosensibilité du tissu ; de l'ordre de
6 Gy (600 rad) pour le rougissement de la peau (érythème) et près de 20 Gy
(2 000 rad) pour le système nerveux ;
- de la sensibilité individuelle, qui varie de façon
analogue à celle observée pour la peau vis-à-vis des coups de soleil.
Ces effets sont en général réversibles grâce à la
réparation cellulaire et à la régénération tissulaire.
La gravité de ces effets croît avec la dose et la
réversibilité n'existe que dans certaines limites de dose. C'est ainsi que
pour la peau, au-dessus de 15 Gy (1 500 rad) localement en une seule fois,
les lésions ne sont pas totalement réparables.
Ces effets comportent les différentes manifestations
du syndrome aigu des rayonnements, qui survient en cas d'exposition massive
de l'organisme entier et celles que l'on observe lors d'expositions localisées
au niveau des organes particulièrement radiosensibles que sont les organes
sanguinoformateurs, la peau, l'oeil et les gonades.
1.3.3.1.1 - Le syndrome aigu d'irradiation
(exposition massive de l'organisme entier en une seule fois durant un temps
court < 24 heures).
Il constitue la manifestation la plus impressionnante
des dommages causés lors d'une irradiation massive de l'organisme entier.
Les effets constatés dépendent de la dose reçue.
Evolution du syndrome d'irradiation aiguë
Une dose de 0,25 à 0,50 Gy (25 à 50 rad) entraîne
des perturbations au niveau de la formule sanguine.
De 1 à 2,5 Gy (100 à 250 rad), troubles digestifs
légers, épilation partielle, fatigue et perturbation sanguine sans gravité.
De 2,5 à 4 Gy (250 à 400 rad), nausées et vomissements
dès la fin de l'irradiation. Modification rapide de la formule sanguine, et
risque d'infection. Il faut isoler le malade en milieu stérile.
De 5 à 10 Gy (500 à 1000 rad), troubles sanguins
et digestifs graves, hémorragie, infection. La mort survient dans les quinze
jours en dehors de tout traitement spécifique.
Au-delà de 10 Gy (1000 rad), la mort semble inéluctable,
elle survient en quelques jours.
Tableau des effets en cas d'irradiation aiguë
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30
rad................
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Dose
à partir de laquelle un effet biologique peut être détecté : baisse
temporaire de lymphocytes sanguins.
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100
rad................
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Chute
notable des cellules sanguines, hospitalisation obligatoire mais pas
de risque d'hémorragie ou d'infection.
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200
rad................
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Blanchissement,
perte de cheveux, troubles digestifs et sanguins, grande fatigue pendant
des mois .
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300
rad................
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Vertiges
immédiats, nausées, vomissements, modification de la formule sanguine,
grave déficit immunitaire. Sans soins, mort par infection probable.
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400
rad................
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Dose
létale 50 en l'absence de traitement.
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600
rad................
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Diarrhées,
vomissements, troubles sanguins et digestifs graves, mort probable dans
les mois qui viennent.
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1 000
rad................
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Mort
probable dans la semaine.
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10 000
rad................
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Mort
dans la journée.
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On définit la dose létale 100 et la dose létale
50, correspondant respectivement à une mortalité de 100 %, de 50 % des individus
en dehors de toute thérapeutique médicale.
Dose létale 100 (100 % de décès) : 600 rad.
Dose létale 50 (50 % de décès) : 400 rad.
En terme de signes, on peut distinguer différentes
formes cliniques :
La forme nerveuse, due à une irradiation supérieure
à 50 Gy (5 000 rad) provoque une mort rapide en quelques heures ou jours (convulsions
de type épileptique et mort).
La forme intestinale, liée à une irradiation de
10 à 20 Gy (1 000 à 2 000 rad) entraîne la mort en quelques jours ou semaines
après l'apparition de troubles digestifs (nausées, vomissements, anorexie,
diarrhée, signes de déshydratation) correspondant à des lésions de l'intestin
(hémorragie, perforation, parésie, infection évoluant vers la septicémie).
La forme hématologique peut laisser espérer la survie,
elle correspond à une irradiation globale de 1,5 à 5 Gy (150 à 500 rad).
Dès les premiers jours, on peut observer une rougeur
généralisée de la peau ; le sujet se plaint de fatigue générale, perte d'appétit,
état dépressif, nausée et vomissements. Puis apparaissent : maux de tête,
vertiges.
1.3.3.1.2 - Les expositions localisées
La gravité est fonction de la dose reçue. Les expositions
localisées s'observent dans les professions
médicales ou paramédicales, mais aussi dans l'industrie nucléaire et provoquent
:
L'irradiation entraîne des ulcérations digestives.
En somme, la radiosensibilité d'une cellule est
d'autant plus grande que l'activité reproductrice de cette cellule est élevée.
La radiosensibilité d'une population cellulaire dépendra donc de celle des
cellules souches, du nombre, de la vitesse de restauration et de la capacité
de multiplication de celles-ci, de même que de la durée du cycle cellulaire.
Il faut ajouter à ces facteurs les troubles de vascularisation et les réactions
inflammatoires déclenchées par l'irradiation.
Par ordre de sensibilisation décroissante :
- tissus embryonnaires ;
- organes hématopoïétiques ;
- muqueuse intestinale ;
- gonades ;
- épiderme ;
- cristallin ;
- tissu conjonctif ;
- tissu musculaire ;
- tissu nerveux adulte.
1.3.3.1.3 - IRRADIATION CHRONIQUE
Dans l'irradiation chronique, le débit de dose est
d'un niveau très inférieur à celui qui peut être observé dans l'irradiation
aiguë. On n'assiste donc pas aux destructions massives, entraînant rapidement
la mort, décrites plus haut.
Par ailleurs, nous savons que lorsque les lésions
sont localisées et peu importantes, il existe des phénomènes de restauration
cellulaire permettant la réparation.
Mais c'est dans ce cas qu'apparaîtront au premier
plan des troubles de fonctionnement cellulaire, et en particulier cancer,
leucémie, malformations congénitales.
Ces troubles pourraient également apparaître après
une irradiation unique et peuvent être longuement différés, comme nous l'avons
dit plus haut, lassitude plus marquée, torpeur. L'examen hématologique met
en évidence une diminution des globules blancs et une diminution des plaquettes.
La fièvre s'élève, traduisant des états infectieux divers. On note des sueurs
nocturnes, une torpeur accentuée, de la diarrhée et des douleurs diffuses
de l'abdomen, des hémorragies et du purpura.
Le médullogramme montre d'importantes perturbations
sanguines et le spermogramme, la disparition des spermatozoïdes.
L'évolution pourra se faire vers la mort par hémorragie,
infection ou troubles sanguins, ceux-ci pouvant apparaître quelquefois au
bout d'un temps plus ou moins long.
Mais sous l'influence des soins, asepsie rigoureuse,
antibiotiques, antihémorragiques, transfusions spécifiques des éléments déficitaires,
diététique, éventuellement greffe de moelle osseuse, l'évolution pourra être
favorable [4 des 5 ingénieurs de Vina, Yougoslavie, irradiés de 4 à plus de
5 Gy (400 à plus de 500 rad) et traités à l'Institut Curie à Paris furent
sauvés].
Les formes asymptomatiques, sont celles où l'irradiation
a été inférieure à 0,5 ou 1 Gy (50 ou 100 rad). Pas de symptôme, ni signe
clinique, ni signe biologique, mais, comme dans la forme précédente, les complications
à lointaine échéance ne peuvent être formellement exclues.
On observe seulement des modifications transitoires
de la formule sanguine, avec augmentation de certains globules blancs (lymphocytes
binucléés) et, éventuellement, modification de la carte chromosomique (caryotype).
1.3.3.2 - Les effets aléatoires
1.3.3.2.1 - Les effets somatiques
tardifs
Ils se manifestent après plusieurs années ou même
plusieurs dizaines d'années après l'irradiation ; les principaux sont les
cancers.
Les autres : cataracte, ralentissement de la croissance,
dépression des réactions immunologiques semblent être des effets à seuil car ils n'apparaissent
qu'au delà de doses minimum.
Les leucémies
Parmi les premières victimes décédées d'une leucémie
d'origine radiologique, il faut citer Mme Marie Curie et sa fille Mme Irène
Joliot-Curie.
Chez les survivants de Hiroshima, le taux de leucémie
radio-induite est monté, dans certains groupes, à 40 pour 100 000 habitants,
alors que pour le reste du Japon, le taux est de 5 pour 100 000.
Les cancers
De nombreux cas ont été constatés à la suite d'irradiations.
Ainsi on observe des cas de cancer du poumon chez les mineurs d'uranium.
L'effet cancérigène des radiations est indiscutable.
Pour chaque type la fréquence varie selon l'âge et la race, ce qui montre
l'importance des facteurs individuels et génétiques.
1.3.3.2.2 - Les effets génétiques, mutations de la descendance
L'action mutagène des rayons X est connue depuis
1927 et les rayonnements ionisants sont parmi les très nombreux agents mutagènes
physiques et chimiques des mieux connus. Pour les faibles doses aucune augmentation
des anomalies génétiques n'a été constatée chez l'homme : parmi les enfants
conçus par les survivants d'Hiroshima et Nagasaki, et dont certains ont été
irradiés à forte dose, il n'a pas été constaté, par rapport aux populations
témoins, d'accroissement significatif des mêmes anomalies génétiques.
L'estimation des risques est donc faite par extrapolation
à partir des résultats des expériences animales et d'un certain nombre d'hypothèses.
Les rayonnements ionisants ne sont pas les seuls
agents mutagènes. Il existe de nombreuses substances chimiques et des agents
physiques qui ont aussi des actions mutagènes.
Ils sont dus à l'atteinte des cellules germinales,
des chromosomes et gènes formant le matériel génétique qui transmet les caractéristiques
héréditaires.
1.3.3.2.3 - Les effets tératogènes
Il s'agit des anomalies et des malformations provoquées
par l'action d'agents très divers sur l'embryon ou le foetus au cours de la
grossesse.
Elles sont à distinguer des malformations d'origine
génétique. Parmi les agents tératogènes, physiques, chimiques ou infectieux
(rubéole), les rayonnements ionisants sont les mieux connus mais les accidents
les plus graves et les plus nombreux qui sont survenus ne leur sont pas imputables.
La radiosensibilité varie suivant le stade du développement
de l'embryon. Le "seuil d'action" surtout au début de son développement
est nettement plus bas qu'après la naissance. Aussi, il est logique que l'on
ait imposé des limites strictes en ce qui concerne l'irradiation des femmes
enceintes. En pratique, aucune lésion n'a été observée pour des doses inférieures
à 0,2 Gy, mais il n'existe pas vraiment de seuil théorique et l'extrapolation
de l'animal à l'homme est difficile.
La modification d'un gène se fait en général en
sa défaveur, apportant des infirmités ou des tares dans les générations futures.
Les radiomutations ont les mêmes caractéristiques
que les mutations naturelles. Elles sont transmissibles à la descendance,
irréversibles, et polymorphes.
La plupart des tares proviennent de mutations récessives
(contenues à l'état inapparent) ; transmises par les parents, elles n'ont
que peu de chance de se révéler à la première génération. Les radiomutations
sont évaluées à 1 % du total des mutations spontanées.
Les effets génétiques constituent un des problèmes
provoqués par les irradiations chroniques à faible dose. Celles-ci pourraient
avoir des conséquences pour les générations futures, et nos connaissances
en radiogénétique restent fragmentaires.
Aussi il est difficile de fixer la dose maximale
tolérable sans risque génétique ; de même, on conçoit qu'il est nécessaire
de limiter les doses reçues par les populations.
1.3.3.2.4 - L'irradiation interne
L'irradiation interne résulte d'une contamination
interne due à l'entrée dans l'organisme de radioéléments ; ceux-ci peuvent
pénétrer par :
- les voies aériennes supérieures (inhalation) ;
- les voies digestives ;
- les voies percutanées ou par une plaie, ou effraction
de la peau, sous la forme de gaz, vapeurs, aérosols ou poussières.
Une fois qu'il a pénétré dans l'organisme, le radioélément
va être métabolisé suivant les lois complexes qui régissent son élimination
et sa fixation ; il aura une activité biologique très importante sur le tissu
vivant.
Il faut donc définir une PÉRIODE BIOLOGIQUE.
C'est le temps au bout duquel 50 % du corps radioactif
aura quitté l'organisme.
A cette élimination biologique est associée la décroissance
radioactive propre au radionucléide. Ces deux phénomènes permettent de définir
la période effective, temps au bout duquel l'activité présente dans l'organisme
a diminué de 50 %.
D'autre part, la "solubilité" du radionucléide
dans le milieu biologique doit également être considérée.
Ainsi le césium 137 est éliminé rapidement comme
le sodium ou le potassium 42. Par contre certains corps restent solidement
fixés : le radium, le strontium, le plutonium...
Le radium et le strontium sont des alcalino-terreux
de la même famille que le calcium. Ils s'accumulent dans le tissu osseux (nécrose)
et la moelle osseuse.
Le plutonium se fixe sur le périoste.
L'iode 131 est concentré sur la thyroïde.
L'eau tritiée se joint à l'eau de l'organisme.
