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Rayonnements ionisants

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Effets sur la santé

Effets biologiques d’une exposition

Le transfert d’énergie des rayonnements ionisants à la matière vivante est responsable des effets biologiques de ces rayonnements. Cette ionisation affecte les cellules des tissus ou des organes exposés, de sorte que les processus biologiques des cellules sont perturbés. Cela peut conduire à :

  • l’ionisation des molécules (radiolyse), modifiant leurs propriétés chimiques. Les constituants chimiques de la cellule vivante ne peuvent plus alors jouer leur rôle.
  • l’altération de l’ADN, qui a un rôle de « chef d’orchestre » dans la vie cellulaire.

Ces lésions de l’ADN sont de plusieurs types, essentiellement des ruptures simple brin et double brins.

Un système de réparation enzymatique dans la cellule permet de réparer rapidement les lésions de premier type (ruptures simples brins). Dans les autres cas, la réparation peut être incomplète.

Ces lésions d’ADN, mal réparées, peuvent, dans certains cas, empêcher la reproduction cellulaire ou entraîner la mort de la cellule. Cette mortalité cellulaire est liée à l’importance de l’irradiation : le nombre de cellules tuées est directement proportionnel à la dose reçue par la matière vivante.

 

L’importance et la nature des lésions cellulaires, pour une même dose d’exposition, dépend des facteurs suivants :

  • mode d’exposition (externe ou interne) ;
  • nature des rayonnements ;
  • débit de la dose reçue (une même dose reçue en peu de temps est bien plus nocive que si elle est étalée dans le temps) ;
  • certains facteurs chimiques ou physiques influant sur la sensibilité cellulaire (température, présence de certaines substances chimiques tels l’oxygène) ;
  • type des cellules exposées : les cellules qui ont un potentiel de multiplication important (dites « indifférenciées », telles les cellules de la moelle osseuse) sont d’autant plus « radiosensibles ».

Conséquences d’une exposition sur la santé

Les effets sur l’organisme des rayonnements sont de deux types :

  • les effets à court terme, dits déterministes, liés directement aux lésions cellulaires et pour lesquels un seuil d’apparition a été défini ;
  • les effets à long terme et aléatoires (ou stochastiques) : cancers et anomalies génétiques.

Ils se manifestent de quelques heures à plusieurs mois / années après l’irradiation.

Les effets déterministes, pour une exposition à des rayonnements gamma ou X, apparaissent à partir d’une dose d’irradiation de 0,15 Grays (Gy). En revanche, il n’a pas été possible de mettre en évidence l’existence d’un seuil pour les effets aléatoires. Ces derniers sont donc considérés comme sans seuil.

Effets déterministes

A partir d’un certain seuil d’irradiation, apparaissent des effets pathologiques directement liés aux lésions cellulaires. On distingue les effets liés à une irradiation partielle ou globale.
Les tissus les plus sensibles en cas d’irradiation sont les tissus reproducteurs, les tissus impliqués dans la formation des cellules sanguines (rate, moelle osseuse…), le cristallin de l’œil, la peau. Une irradiation locale cutanée peut entraîner par exemple, selon les doses, un érythème, une ulcération ou une nécrose.
En cas d’irradiation globale du corps humain, le pronostic vital est lié à l’importance de l’atteinte des tissus les plus radiosensibles (moelle osseuse, tube digestif). Pour des rayonnements gamma ou X, à partir de 4,5 Grays (Gy), la moitié des accidents par irradiation, en l’absence de traitement, sont mortels.

Effets déterministes décrits pour des expositions à des rayonnements gamma ou X

Effets déterministes recensés

Dose d’irradiation

Diminution  temporaire des spermatozoïdes

à partir de 0,15 Gy

Diminution temporaire des leucocytes (famille de globules blancs)

de 0,2 à 1 Gy

Atteinte oculaire : opacités détectables

à partir de 0,5 Gy

Nausée, asthénie
Modification de la formule sanguine
Effet immunodépresseur (risques d’infections)
Sous surveillance médicale, le retour à la normale se produit rapidement.

de 1 à 2 Gy

Risque de stérilité féminine

à partir de 2,5 Gy

Erythème

3 Gy

Stérilité masculine définitive

de 3,5 à 6 Gy

Aplasie (arrêt ou insuffisance du développement d’un tissu ou d’un organe).
En l’absence de traitement, au moins la moitié des personnes irradiées meurent et il existe des risques de séquelles.

à partir de 4,5 Gy

Atteinte gastro-intestinale

6 Gy

Atteinte pulmonaire

8 Gy

Coma, mort cérébrale
Mort inévitable

au delà de 10 Gy

Effets aléatoires (ou stochastiques)

Ces effets peuvent survenir de façon aléatoire au sein d’une population ayant subi une exposition identique et sans qu’un seuil ait pu être vraiment défini. Ce sont les cancers et les anomalies génétiques (mutations).
Les causes de variation de la mortalité par cancer ne sont pas toujours faciles à mettre en évidence.
Les études épidémiologiques portant sur des enfants traités par radiothérapie ont mis en évidence une augmentation de risque de cancer thyroïdien à partir d’une dose équivalente de 100 milliSieverts (mSv) (la thyroïde de l’enfant est très radiosensible). Après l’accident de Tchernobyl en 1984, la surveillance de la population des territoires les plus contaminés a mis en évidence une augmentation importante des cancers thyroïdiens chez les personnes qui avaient moins de 18 ans lors de l’accident.

La surveillance des populations d’Hiroshima confirme une augmentation de risques de cancer à partir d’une dose d’exposition estimée de l’ordre de 100mSv.


Par prudence, on considère que toute dose, aussi faible soit-elle, peut entraîner un risque accru de cancer. C’est l’hypothèse « d’absence de seuil ».


Le délai de survenue de la maladie est long : de l’ordre de 5 ans pour les leucémies, jusqu’à 50 ans pour les autres cancers.
 

En ce qui concerne les mutations génétiques après irradiation, elles n’ont été mises en évidence qu’expérimentalement, sur la mouche et la souris. Les études épidémiologiques n’ont pas permis de mettre en évidence de manière certaine une augmentation des effets génétiques dans la descendance des populations humaines irradiées.
 

Aucune étude épidémiologique n’a permis de mettre en évidence une augmentation significative de la fréquence des cancers ou des maladies héréditaires chez les personnes exposées à une irradiation naturelle élevée. De même, aucun risque sanitaire significatif lié aux concentrations en radon rencontrées habituellement dans les bâtiments et logements n’a été mis en évidence.

Cas particulier : exposition du fœtus

Exposition aux rayonnements ionisants de l’embryon ou du fœtus : état des connaissances

La sensibilité de l’embryon et du fœtus existe durant toute la période de grossesse, à des degrés très variables. Les travaux récents confirment que le dommage principal est le retard mental.
On admet généralement que le risque est négligeable pour une dose inférieure ou égale à 100 milliSievert (mSv).
Une éventuelle interruption de grossesse sera envisagée à partir d’une exposition de 200 mSv.

Ces niveaux de dose peuvent être mis en perspective avec le niveau de 1 mSv, limite d’exposition du fœtus ou de l’embryon imposée par la réglementation.

Maladies professionnelles

Les affections provoquées par les expositions professionnelles aux rayonnements ionisants sont couvertes par les tableaux des maladies professionnelles n° 6 (régime général de la Sécurité sociale) et n° 20 (régime agricole).

Pour en savoir plus
Mis à jour le 19/06/2015