Les dangers des rayons X

Les dangers des rayons X

L’irradiation est la conséquence directe de l'exposition externe d’un corps (inerte ou vivant) à des rayonnements ionisants (R.I.) tels que les rayons X.

Quels sont les rayonnements mis en cause ?

Lors des accidents par irradiation, les rayonnements électromagnétiques (photons gamma et X) sont le plus souvent impliqués, essentiellement parce qu’ils ont une grande distance de parcours dans l’air (plusieurs centaines de mètres pour les hautes énergies). De plus, possédant un certain pouvoir de pénétration, ils peuvent traverser des matériaux qui auraient arrêté les rayonnements alpha ou bêta. Ce pouvoir de pénétration peut ainsi impliquer ces rayonnements électromagnétiques dans des irradiations plus ou moins profondes de l’organisme, en fonction de leur énergie.

Quelles peuvent être les conséquences d’une irradiation ?

Quand les rayons X pénètrent les tissus, ils entrent en collision avec les électrons du corps. Ces électrons se dispersent autour du tissu irradié et peuvent alors endommager les gènes des cellules environnantes. Le bref passage d’un photon provoque des excitations et des ionisations qui déclenchent une succession de réactions physico-chimiques pouvant aboutir à une modification des fonctions et des structures cellulaires puis tissulaires. Les rayons X peuvent attaquer l'ADN.

A faible dose, les lésions sont réparées par l'organisme et ne causent aucun souci.
Si les doses sont trop importantes, les lésions sont irréversibles et on peut voir des cancers apparaître, des troubles ou destructions du système immunitaire, des hémorragies (destructions des cellules hépatiques et des plaquettes) des "brûlures" (lier la mort massive des cellules qui ont leur ADN détruit), stérilité (destruction des cellules qui produisent des spermatozoïdes).
Si cela touche un embryon, il y a un risque de malformation, toujours lié à la détérioration de son ADN (comme ces cellules se multiplient très vite, l'erreur dans cet ADN va se répandre plus vite que la capacité de son organisme à les réparer).

Sur une longue période, une exposition fréquente peut mener au développement du cancer. Pour contrer ces effets négatifs, les appareils récents diminuent la dose de radiation au patient tout en donnant une image de qualité. Une préoccupation importante puisque les doses de radiation ne disparaissent pas, elles s'accumulent.

 L’effet biologique d’une dose donnée dépend du taux de dose : si le taux est faible ou si la dose est fractionnée, les processus biologiques de réparation peuvent agir et l’effet sera moins marqué que si le taux est grand. Toutes les radiations subies s’ajoutent et se cumulent tout au long de la vie. Les rayons X ont deux types d’effets différents sur l’organisme :

        - Les effets dits non-stochastiques (qui ne sont pas le fruit du hasard) se manifestent lorsque la dose reçu atteint ou dépasse une certaine valeur; il existe donc un seuil au-dessous duquel ces effets n’apparaissent pas.  (0.7 sievert délivrés en une seule fois : dose seuil au-delà de laquelle l’apparition d’un effet précoce est certaine). Parfois, une réversibilité est possible si les lésions ne sont pas trop importantes.

Les rayonnements électromagnétiques (X et gamma) qui sont par nature peu ionisants (c’est à dire qu’ils ne délivrent pas toute leur énergie aux cellules qu’ils rencontrent) peuvent néanmoins être à l’origine de lésions relativement importantes. Ces lésions, qui dépendent de la dose reçue, dépendent également de l’étendue de l’irradiation. Parmi les victimes, on distingue ainsi généralement celles ayant subi une irradiation localisée à dose élevée de celles ayant subi une irradiation corporelle globale.

L’irradiation localisée

Elle est le plus souvent due à la « prise en main » d’une source radioactive qui, suite à un égarement, est ramassée (irradiation de la main) puis mise dans une poche (irradiation de la cuisse ou de la partie du corps la plus proche).

Le premier effet visible s’apparente à une brûlure de la peau (érythème) accompagnée de nausées, puis successivement avec l’augmentation de la dose on observe une épidermite sèche (inflammation de la peau), une épidermite exsudative (suintement pathologique), jusqu’à la nécrose des tissus pour des doses extrêmement fortes (plusieurs dizaines de grays, Gy). Si dans ce dernier cas, heureusement rare et généralement observé pour des accidents de « contact », l’amputation est parfois inévitable, les traitements les plus couramment effectués s’assimilent à ceux, classiques, des brûlures du second degré.

En ce qui concerne l’observation des premiers symptômes, le temps nécessaire à leur apparition est de quelques heures dans le cas des très fortes doses, alors qu’un retard (faussement rassurant) a lieu dans la plupart des cas.

L’irradiation corporelle globale

Il peut s’agir de l’exposition accidentelle à une source radioactive, mais les cas les plus flagrants, ayant permis de mieux connaître la symptomatologie, restent l’accident de Tchernobyl et les explosions atomiques japonaises.

Les signes cliniques précurseurs que sont nausées, vomissements, céphalées, douleurs parotidiennes (glandes salivaires), sécheresse buccale et diarrhées, deviennent persistants avec des doses de plus en plus fortes (4 à 6 Gy). Pour des doses dépassant 10 Gy, le pronostic vital est généralement très réduit.

Dans le cas de doses non létales, le principal problème est d’ordre hématologique. La numération régulière de la formule sanguine permet généralement de suivre la décroissance des lymphocytes (globules blancs), suivie après plusieurs jours, de la chute des plaquettes, entre autres. Des aberrations chromosomiques peuvent également être observées par l’intermédiaire d’un caryotype réalisé à partir des lymphocytes, leur nombre étant fonction de la dose.

Cette étude des effets biologiques des R.I., appelée dosimétrie biologique, qui cherche à préciser les conditions d’irradiation (dose reçue et volume réellement irradié, notamment vis-à-vis de la protection de la moelle osseuse), constitue un examen d’autant plus important que la personne irradiée ne portait pas de dosimètre.

Les traitements appliqués pour des doses reçues ne permettant pas la réversibilité spontanée de la chute des lymphocytes par exemple sont généralement des transfusions de plaquettes ou de leucocytes (terme général désignant les globules blancs, parmi lesquels on trouve les lymphocytes). L’utilisation de facteurs de croissance hématopoïétiques peut aider au redémarrage des cellules de moelle osseuse et dans certains cas, des greffes de moelle peuvent être pratiquées.

Ceci nous amène donc à classer certains tissus en fonction de leur sensibilité vis-à-vis des rayonnements ionisants. D’une manière générale, les tissus à renouvellement rapide (divisions cellulaires nombreuses) sont les plus sensibles aux radiations et les effets produits sont alors précoces. Sont classés selon leur radiosensibilité décroissante les tissus suivants :

(les organes hématopoïétiques sont à l’origine des cellules sanguines)

Au niveau des gonades (organes reproducteurs, où sont produites les gamètes) , des stérilités temporaires ou permanentes à partir de certaines doses peuvent être observées. Chez l’embryon ou le fœtus, c’est le stade du développement qui conditionne les effets, à savoir que la radiosensibilité est maximale entre le 9ème et le 60ème jour. Les conséquences possibles sont la mort intra-utérine, l’apparition de malformations ou encore la mort néo-natale et post-natale. Passé le 60ème jour (croissance fœtale), ce sont des malformations nerveuses ou encore des cancers qui peuvent être ainsi induits.

        - Les effets aléatoires (ou stochastiques) ne se manifestent que chez certains individus, apparemment au hasard, d’une population irradiée. Il n’existe, semble-t-il, pas de seuil : même de faibles doses peuvent déclencher ces effets. Ils sont tardifs et leur gravité est indépendante de la dose reçue. Ces effets se manifestent longtemps après l'irradiation (plusieurs années) et peuvent être causés soit par une irradiation aiguë soit par une exposition chronique à de faibles doses d'irradiation. Leur apparition chez un individu est d'autant moins probable que le niveau d'irradiation est faible, aussi n'apparaissent-ils pas systématiquement chez toutes les personnes irradiées. . Il s’agit notamment de l’apparition de cancers ou de malformations dans la descendance.

Parmi ces effets, les cancers représentent certainement les conséquences les plus importantes de l’action des rayonnements ionisants et, dans une moindre mesure, l'apparition d'anomalies génétiques. Ces dernières résultent des lésions induites sur les chromosomes (ADN) de la lignée germinale (irradiation des gonades) pouvant entraîner des anomalies dans la descendance de l’individu irradié. Lorsque la molécule d’ADN est touchée, ceci engendre généralement des mutations qui peuvent apparaître dans les cellules-filles lors de la division cellulaire. Toutefois, il existe certains agents de protection comme les vitamines E et C, ainsi que des mécanismes de réparation de l’ADN, de même qu’il existe des systèmes de réparation cellulaire et tissulaire.

En ce qui concerne le risque de développer un cancer ou d’être touché par une mutation génétique suite à une irradiation, celui-ci reste très délicat à évaluer, d’autant qu’il n’y a aucune forme de cancer spécifique des rayonnements ionisants et que l’étude de l’effet des faibles doses est loin d’être achevée.

Le rem (symbole rem) tire son nom de l'abréviation « Röntgen Equivalent Man » est une ancienne unité d'équivalent de dose de radiation. Le rem vaut Q rad, où Q est le facteur de qualité du rayonnement. Son remplaçant dans le système international est le sievert. Dans celui-ci, 1 rem équivaut à 0,01 Sv.

Dans le cas de doses conséquentes, le corps ne parvient plus à remplacer les cellules mortes si bien que le tissu fonctionnel ne peut plus assurer son rôle. Pour une dose supérieure à 100 rems, il est possible que l’intestin ne puisse plus digérer ni eau, ni nutriments, ni même assurer sa défense immunitaire. Cela conduit à des nausées, des diarrhées et une faiblesse générale. Au-delà de ces doses, c’est la destruction du système immunitaire qui a le plus de conséquences : sans assistance médicale, le malade n’a pas plus de 60 jours d’espérance de vie. A 1 000 rems, les dommages vasculaires conduisent à une mort certaine.

Légende : Bleu : faible sensibilité

                  Rose : sensibilité moyenne

                  Jaune : forte sensibilité

Les risques de la radiation 

Lors d'un examen radiologique, le patient reçoit une dose contrôlée de rayons X. Or, en utilisant des appareils vétustes, les doses de radiations aux patients sont à la hausse... 

Comment s’en protéger ?

Plus la longueur d’onde λ du rayonnement est faible (c’est-à-dire plus la fréquence ν est grande), plus le rayonnement est pénétrant : on parle alors de rayonnement dur, par opposition au rayonnement mou, de grande longueur d’onde λ (c’est-à-dire de fréquence ν faible), très fortement absorbé.

On peut diminuer le temps d’exposition et recourir à des écrans :

- vitres composées des verres spéciaux chargés en plomb, blouses en plomb dans le cas de rayons X mous;

- feuilles de plomb d'épaisseurs variables dans le cas de rayons X durs (murs et parois en plomb…)

Le plomb est le plus utilisé comme matériel de radioprotection, car son numéro atomique est très élevé (Z = 82), très efficace comme radioprotection surtout de l’effet photoélectrique (tensions inférieures à 70 kV).

Le tablier de plomb existe selon plusieurs épaisseurs de plomb. En toute logique, un tablier de 0,5 mm de plomb arrêtera plus de rayons incidents qu'un tablier de 0,25 mm de plomb. Mais cela dépend évidemment de l'énergie des rayons incidents car un tablier de 0,25 mm de plomb suffira amplement à arrêter des rayons de basse énergie (tel que 40 keV) et cela est moins lourd sur les épaules. Toutefois, le tablier devient inefficace aux hautes énergies (> 100 keV) car il ne permet plus d'arrêter les rayonnements de manière significative.

 Tablier en plomb.