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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 :

  • la modification des propriétés chimiques des molécules (radiolyse). Les constituants de la cellule 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 cassures simple-brin et double-brin.

Un système de réparation enzymatique dans la cellule permet de réparer rapidement les cassures simple-brin. Dans d’autres cas, la réparation peut être incomplète ou fautive, ce qui peut entraîner ou favoriser le développement d’un cancer.

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.

 

La nature et l’importance des lésions cellulaires, pour une même dose d’exposition, dépendent 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 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 comme l’oxygène) ;
  • type des cellules exposées : les cellules qui ont un potentiel de multiplication important (dites « souches », 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. Ils se manifestent de quelques heures à quelques jours après l'exposition ;

  • les effets à long terme et aléatoires (ou stochastiques) : cancers et anomalies génétiques. Ils se manifestent de quelques mois à quelques années après l’exposition.

 

Les effets déterministes, pour une exposition à des rayonnements gamma ou X, apparaissent à partir d’une dose d’irradiation de 0,15 gray (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 radiosensibles sont les cellules de l’appareil digestif, des organes reproducteurs, de la moelle osseuse (formation des cellules sanguines ), le cristallin, la peau. Une irradiation cutanée localisée 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 (moelle osseuse, tube digestif, système nerveux central). Pour des rayonnements gamma ou X, à partir de 4,5 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 (globules blancs)

à partir de 1 Gy

Atteinte oculaire : opacités du cristallin

à partir de 0,5 Gy

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

de 1 à 2 Gy

Stérilité féminine

à partir de 2,5 Gy

Lésions cutanées

à partir de 1 Gy

Stérilité masculine définitive

5 Gy

Aplasie
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

4-6 Gy

Coma, mort cérébrale
Mort inévitable

au-delà de 15 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 facteurs de développement d’un 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).

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

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 d’un cancer se compte en années.
 
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.

 

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. On admet généralement que le risque est négligeable pour une dose inférieure ou égale à 100 milliSievert (mSv). Les travaux récents confirment que le dommage principal est le retard mental.

Pour une dose au-delà de 100 mSv, il est conseillé de consulter un médecin spécialiste.

 

Ces niveaux de dose peuvent être mis en perspective avec le niveau de 1 mSv, limite d’exposition de l’enfant à naître, de la déclaration de grossesse à l’accouchement, 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 18/01/2019