A propos des rayonnements ionisants

  1. Historique
  2. Principe de précaution
  3. Les effets à long terme
  4. L'hormèse
  5. Quatre thèses
  6. L'irradiation interne
[MAJ 11 jan 18]

Existe-t-il une dose de rayonnements ionisants à laquelle on puisse être soumis sans risque ? On sait que, dans le domaine infra-rouge ou dans celui de la lumière visible, les doses faibles non seulement n'entraînent pas de dommage sur les humains, mais, au contraire, leur sont d'une utilité incontestable. Existerait-il un effet voisin dans le domaine des rayons ionisants ?

 

1. Historique
Pendant les premières décennies du 20e siècle, dans l'enthousiasme de leurs découvertes, les scientifiques utilisèrent sans précautions les rayons X, puis ceux du radium. Pendant la guerre de 14-18, les médecins militaires, entraînés par Mme Curie, employèrent largement les rayons X pour localiser dans les corps blessés les balles ou les fragments d'obus. Puis on pratiqua la radiothérapie ; on avait même cru, dans les années 20, que le radium guérirait tous les cancers. Il a fallu vite déchanter, car on constata, peu après, que l'emploi immodéré de ces rayons entraînait de graves lésions et même la mort. L'année 1928 a marqué un tournant dans l'appréciation du danger des rayons ionisants. En 1936, un monument a été édifié à Hambourg portant les noms de 170 praticiens1 – médecins, physiciens, infirmières, chimistes – décédés du fait de ces rayons.

On s'est mis alors à prendre des précautions et à édicter des normes, des valeurs d'irradiation à ne pas dépasser, soit pour le public, soit pour les professionnels. On a quantifié les doses reçues par un être vivant en termes d'énergie absorbée : on a défini le rad comme dose de référence, égale au centième de l'unité actuelle de dose, le gray (Gy), dose de rayons X libérant une énergie d'un joule par kilog dans le corps humain. On emploie plus souvent le sievert (Sv), rendant mieux compte des effets sur le vivant. Le sievert est équivalent2 au gray si l'irradiation est uniquement due à des rayons X, β ou γ.

 

2. Principe de précaution
Durant la seconde moitié du 20e siècle, les normes devinrent de plus en plus restrictives, surtout après les bombardements atomiques sur le Japon, puis les accidents des centrales nucléaires de Three Mile Island et de Tchernobyl. On a pu évaluer l'effet des fortes doses de rayons grâce à ces catastrophes et on avait compris que, chez les gens atteints, plus la dose est forte, plus l'effet est grave. Cette proportionnalité – ou linéarité – entre dose et effet pouvait-elle s'étendre aux faibles doses ? En particulier, cette notion de dose était-elle pertinente ? par exemple, est-ce qu'une dose donnée répartie sur 100 jours produit le même effet qu'une même dose reçue en un seul jour, donc avec un débit de dose (une intensité) 100 fois plus fort ? Cette question a été beaucoup débattue et l'est encore.

Si cette linéarité existe, il n'y a pas de seuil d'innocuité et toute irradiation est dangereuse ; il y a cumul. Pour le vérifier, la britannique Alice Steward, médecin, a étudié en 1955 la relation entre la leucémie des jeunes enfants et l'exposition de leur mère aux rayons X. Cette concordance sera vérifiée statistiquement. On admet que le risque de leucémie s'accroît de près de 3% par sievert reçu. Son étude conduira à la quasi-interdiction des examens radiologiques sur les femmes enceintes, puis à celle de la radioscopie sur l'ensemble de la population ; cette technique médicale sera remplacée par la radiographie (photos), administrant des doses d'irradiation bien plus faibles.

Son étude semblait prouver l'accumulation des doses, mais il faut remarquer que les sujets concernés étaient irradiés sur une durée de 9 mois et qu'il s'agissait de fœtus, organismes fragiles en pleine phase de construction. Le résultat pouvait difficilement être étendu à l'adulte et sur de longues années. Par exemple, s'il y a cumul, un ouvrier employé dans les mines d'uranium, recevant une dose de 100 mSv par an devrait être atteint, au bout de 10 ans, du mal des rayons (diarrhée, vomissements, anorexie, érythèmes), typique d'une dose d'un sievert reçue brutalement. De même, les travailleurs du nucléaire (exploitants de réacteurs, préparateurs, chercheurs, producteurs de matériaux fissiles...) irradiés jusqu'au maximum autorisé (20 mSv/an)3 devraient manifester à peu près les mêmes symptômes en fin de carrière, ce qui n'est pas observé.

Cette même Mme Steward fera ensuite des études d'épidémiologie (donc de statistique) sur les maladies contractées par les employés de l'usine US d'Hanford, où est élaboré le plutonium des armes nucléaires. Ses résultats seront ici nettement contestés – ils s'étendaient sur des irradiations de plusiers années – mais elle continuera à soutenir la thèse de linéarité dose-effet et l'absence de seuil.

On admet qu'aucun effet cumulatif n'est observé pour les effets directs (brûlures externes ou internes), mais cette loi du cumul – ou de linéarité – est restée la thèse officielle pour les effets retardés (malformations génétiques, cancers ...), défendue surtout par les technophobes et les antinucléaires. Une bonne partie des scientifiques l'admet également par mesure de précaution, mais sans pouvoir en donner la justification.

D'autres physiciens et médecins doutent de cette linéarité et admettent qu'il existe un seuil. Ce seuil proviendrait de la capacité du corps humain à réparer des lésions tant qu'elles ne dépassent pas ses possibilités, tout comme les lymphocytes sont capables de vaincre les micro-organismes apportés par les infections, tant que l'invasion reste modérée.

 

3. Les effets à long terme

La plupart des spécialistes admettent maintenant la non-linéarité pour les effets immédiats et donc un seuil. Comme on l'a dit, certains cependant n'étendent pas ce principe aux effets stochastiques, à long terme, comme les cancers ou les malformations génétiques.

Cependant on se heurte là à quelques observations notoires.

Par exemple, il est admis qu'une dose de 100 mSv augmente de 1% le risque de cancer chez l'adulte. Selon la théorie linéaire, une dose de 50 mSv doit entraîner un risque de 0,5 %. Or au Kérala, état côtier du sud de l'Inde, dont le sol contient beaucoup d'uranium et de thorium, on mesure un débit de dose supérieur à 50 mSv/an. Donc un Kéralais de 50 ans devrait voir son risque de cancer supérieur d'au moins 25% à celui de ses voisins. Or, il n'en est rien. Le taux de cancer au Kérala est identique au taux moyen en Inde. De plus, les Kéralais ont une espérance de vie de 12 ans supérieure à celle des autres Hindous. Le tourisme y est très développé et, à notre connaissance, nul touriste ne s'est plaint de la forte radioactivité naturelle du Kérala.

Il existe une autre région en Asie connue pour être encore plus radioactive : c'est la ville de Ramsar en Iran qui, à cause de ses eaux thermales dégageant du radon, manifeste en certains endroits une radioactivité naturelle de 260 mSv/an, 100 fois celle de la France. Or c'est une ville huppée et touristique, ancienne résidence d'été du shah. De même, une ville côtière du Brésil, Guarapari, manifeste, sur sa plage très fréquentée, une radioactivité de l'ordre du sievert par an (l'un de ses hôtels s'appelle même Hôtel Thorium). On n'y a pas noté d'excès de cancers.

D'autres cas de forte irradiation ont été étudiés, spécialement lors d'accidents survenus avec des sources radioactives industrielles, volées ou imprudemment abandonnées dans la nature : on y relève des préjudices graves lorsque les doses reçues sont supérieures au sievert, mais pas spécialement des cancers4. Le cas le plus étonnant est celui constitué par les 10 000 Taïwanais ayant habité l'un des 180 bâtiments construits avec des fers à béton contenant (par erreur) du cobalt-60. Ils ont subi une irradiation moyenne de 600 mSv étalée sur 20 ans et même de 4 Sv (dont 525 mSv la première année) pour 10% d'entre eux : non seulement on ne constate pas chez eux d'effet néfaste flagrant, mais au contraire un nombre de cancers et de malformations congénitales moindre que dans la population environnante5.

 

4. L'hormèse

Le moins qu'on puisse dire, c'est que la loi de linéarité ne se vérifie pas. Certains auteurs ont attribué le déficit à une immunisation humaine sous l'effet d'une irradiation faible. Cette immunité, sorte de protection du mal par le mal, serait comparable à la vaccination, ou à la mithridatisation ou même à l'homéopathie, bien qu'on soit très au-dessus des doses de cette dernière ... Ce mécanisme s'appelle l'hormèse. Cependant, dans les régions précitées, il n'y a pas soumission à des doses toxiques faibles préalablement à des doses fortes. Elles sont d'un niveau constant tout au long de la vie (Kérala) ou décroissant (Taïwan). Ce n'est donc pas comparable à la vaccination, mais on peut se demander si, comme dans le domaine visible, les faibles doses ne seraient pas plutôt bénéfiques.

Le simple mécanisme de réparation par la nature des cellules endommagées peut expliquer la non linéarité des effets, l'absence d'innocuité des faibles doses et donc la présence d'un seuil.

 

5. Quatre thèses

Pour résumer, après une période d'euphorie où l'on a utilisé sans précaution les rayonnements ionisants, ensuite, par un effet de balancier, on les a suspectés des pires méfaits. C'est à cause de ces croyances qu'on a fait évacuer des centaines de milliers de personnes habitant des régions faiblement contaminées, tant à Tchernobyl qu'à Fukushima, engendrant ainsi des nuisances considérables – des maladies et des morts – surtout chez les ruraux, très attachés à leur terre. Le remède était pire que le mal. C'est pourquoi il est difficile d'étudier, dans cette population, les conséquences lointaines d'une irradiation, puisqu'elle a subi d'autres traumatismes beaucoup plus évidents6.

En bref, sur l'effet des radiations ionisantes externes, quatre thèses s'affrontent actuellement. La première, celle de la linéarité est plutôt d'essence historique ou même métaphysique, et ne correspond pas à l'observation. La seconde, celle de l'hormèse, tente de préserver la précédente en l'accordant à la réalité, mais au prix d'un mécanisme bénéfique qui reste à valider. La troisième, celle d'une loi quadratique, sans seuil, mais avec des effets très réduits aux petites doses, tente d'établir une loi continue rendant compte de l'innocuité des faibles doses. Enfin, la quatrième thèse, celle du seuil, est en accord à la fois avec l'observation et avec une continuité du comportement du vivant face aux ondes visibles et infra-rouges.

 

6. L'irradiation interne

Tout ceci concernait l'irradiation externe (par ondes électro-magnétiques). Or il existe une autre forme d'irradiation, cette fois-ci par l'intérieur du corps : si on ingère un radioélément, il peut se fixer sur un organe et l'irradier jusqu'à son élimination biologique ou jusqu'à sa décroissance naturelle. C'est la contamination.

Cette forme d'irradiation est souvent beaucoup plus grave que l'irradiation externe, d'abord, parce que sa durée de nuisance peut être très longue, si la substance se fixe dans le corps. De plus, elle est souvent le fait de particules alpha, beaucoup plus destructrices que les rayons γ.

Le cas le plus connu est celui de l'iode 131. En effet, on reconnaît que ce radioélément augmente le taux de cancer de la thyroïde chez les jeunes enfants. Or cet iode est émis en forte quantité en cas d'accident nucléaire grave. C'est pourquoi les pouvoirs publics distribuent des pastilles d'iode stable (donc non radioactif) à la population voisine d'une centrale nucléaire. En cas d'accident grave, ces habitants doivent absorber ces pastilles pour saturer d'iode sain leur thyroïde et, ainsi, lui éviter de fixer l'iode radioactif des retombées7. On peut cesser ce traitement au bout de quelques semaines, la demi-vie de ce radioélément étant de 8 jours.

Dans le cas d'un accident nucléaire, on doit prendre en compte les risques de contamination par les retombées, surtout par les 4 radio-éléments les plus dangereux : césium, strontium, potassium et iode. Si la population est maintenue sur place, on doit surveiller l'activité de ces éléments. On est conduit, en général, à interdire la consommation des produits agricoles locaux tant que les mesures n'ont pas établi l'absence de danger. Cette précaution est surtout impérative pour le lait8.

Citons un cas historique de contamination très grave, celui des Radium girls, jeunes femmes employées à marquer avec de la peinture au radium les cadrans et les aiguilles de montres et réveils lumineux. Dès 1917, pendant la guerre, des Américaines étaient employées à ce travail sans en connaître le danger, et allaient jusqu'à effiler avec leurs lèvres leur pinceau imbibé de radium. Bon nombre d'entre elles sont mortes de cancers osseux avant 1928 dans d'atroces souffrances ; on estime qu'elles ont subi, surtout par ingestion, des doses de l'ordre de 17 grays9.

Le radium, élément radioactif, avait été considéré, jusque vers 1930, comme un médicament et un auxiliaire médical. On vantait même des eaux minérales qui en contenaient des traces. Il s'est vite révélé comme une substance extrêmement dangereuse.
Marie Curie (†1934) et sa fille Irène (†1956) sont toutes les deux décédées d'une leucémie, respectivement âgées de 66 et 59 ans, sans doute pour avoir trop manipulé du radium, du polonium, mais aussi les rayons X.
 


  Notes

1. Ce monument portait 352 noms en 2010. Cf. livre Pionniers de la radiothérapie, J-P. Camilleri (EDP Sciences).  Retour

2. Si l'irradiation n'est pas due uniquement à des ondes (ou à des électrons), l'unité est le sievert (Sv), dose de rayonnement dont les effets biologiques sont équivalents à ceux d'un gray de rayons X.
Le gray et le sievert sont des doses fortes. La dose de 5 à 6 sieverts est considérée comme semi-létale : elle provoque la mort en quelques semaines de la moitié des personnes l'ayant subie.    Retour

3. Cette dose est à comparer avec la dose d'irradiation naturelle qui, en France, est en moyenne de 3 mSv par an, variable selon les régions. Il ne faut pas oublier l'irradiation artificielle (examens radiologiques, voyages en avion...) qui porte ce taux moyen à 4,5 mSv, taux variant beaucoup avec l'individu (une tomographie – ou scanner – administre une dose de 12 mSv à chaque séance).    Retour

4. De plus, aucun effet d'anomalie génétique n'a été observé pour des doses non létales.    Retour

5. Réf. : W.L. Chen et al., Journ. Am Phys & Surgeons, 9, 1, 2004.   Retour

6. Réf.: Michel Gay, Faut-il toujours évacuer ?   Science & pseudo-sciences, n° 316, avr 2016,    Retour

7. On a déploré 4000 cas de cancer de la thyroïde, dont 9 mortels, parmi les enfants concernés par les retombées de la catastrophe de Tchernobyl. Il est admis que, si les pastilles d'iode avaient été distribuées plus tôt, ces cas auraient été évités (Wikipedia, catastrophe nucléaire de Tchernobyl).    Retour

8. Par exemple, lors de l'accident survenu à la centrale nucléaire de Sellafield (GB), tout le lait produit dans un rayon de 12 km pendant près d'un mois a été détruit. (Wikipedia, incendie de Windscale)    Retour

9. Selon le Pr Tubiana, directeur de l'institut du cancer Gustave Roussy, I-revues, 2042-8180, 1988
          Irradiation et cancer, les risques imaginaires et les risques réels.   Retour