Radiobiologie (1/5) : Sur les traces des rayonnements ionisants
La découverte des rayons X a entraîné un véritable engouement. L’euphorie a toutefois diminué au fur et à mesure de la découverte de nouveaux effets secondaires. La radiobiologie examine les effets des rayonnements sur les cellules et les tissus.
L’homme est partout entouré de substances radioactives qui émettent des radiations ionisantes. On en trouve naturellement dans les sols, les matériaux de construction et l’air que l’on respire. Même les aliments et les boissons contiennent des substances radioactives, par exemple sous forme de potassium dans lequel on retrouve du potassium 40 radioactif. En plus, des rayonnements ionisants créés artificiellement, par exemple pour un usage dans la recherche, l’industrie et la médecine, contribuent à l’exposition aux radiations. L’homme se trouve donc sans cesse sous l’influence de rayonnements ionisants.
L’interaction des radiations ionisantes avec la matière (le corps humain) peut causer des dommages dans l’organisme, que les rayonnements soient d’origine naturelle ou artificielle. Ce qui est déterminant, c’est la quantité d’énergie absorbée par les cellules et la durée d’irradiation.
La naissance de la radiobiologie
En 1895, la découverte des rayons X a fait naître une immense euphorie. La possibilité d’observer l’intérieur du corps humain sans avoir besoin de l’ouvrir a révolutionné la médecine. Mais très vite, le personnel qui s’occupait des appareils de radiographie se plaignit d’effets secondaires tels que des ulcères. L’expérimentation médicale et biologique a alors tenté de déterminer l’origine de ces processus : c’était la naissance de la radiobiologie.
Aujourd’hui, on sait que les rayons X, de même que les radiations des substances radioactives, sont des rayonnements ionisants. Cela signifie qu’ils sont susceptibles de transporter de l’énergie dans les tissus ou les cellules, entraînant l’ionisation de molécules biologiques importantes. Dans certaines conditions, la molécule touchée ne fonctionne plus correctement, ou même plus du tout. Le potentiel d’influencer les processus biologiques diffère selon le type de rayonnements. Et la sensibilité aux rayonnements varie également d’un tissu à l’autre. Dans l’organisme humain, on distingue le tissu épithélial, le tissu conjonctif et de soutien, le tissu musculaire et le tissu nerveux.
Les premières expériences de radiobiologie ont été effectuées sur des animaux. Les connaissances qu’elles ont permis d’acquérir sont dans l’ensemble encore valables aujourd’hui. Par exemple le fait que la « quantité de rayonnement » appelée dose aujourd’hui est déterminante pour prévoir les effets.
La dose comme mesure de l'exposition aux rayonnements pour l'homme
Lorsqu’une personne est exposée à un champ de rayonnement, ce rayonnement agit sur son corps en lui transmettant son énergie : on dit que la personne a accumulé une dose. Les doses sont exprimées en gray ou en sievert. La dose d’énergie absorbée est exprimée en gray, respectivement en milligray, et correspond à l’énergie absorbée par kilogramme de tissu corporel. La dose effective en sieverts, en revanche, désigne la somme des contributions de l’énergie absorbée par kilogramme de tissu corporel, multipliée par des facteurs de pondération qui tiennent compte de l’effet biologique des différents types de rayonnement, ainsi que de la radiosensibilité variable des différents organes et tissus. Une dose d’un sievert étant une valeur très importante, les doses couramment rencontrées sont souvent exprimées en millisieverts (un millième de sievert, également écrit mSv) ou en microsieverts (un millionième de sievert, également écrit μSv).
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Une autre découverte importante de la radiobiologie concerne l’influence des rayonnements ionisants sur les cellules somatiques et les cellules germinales. Ces dernières se différencient par le fait qu’elles donnent naissance à des cellules sexuelles (gamètes), ce qui n’est pas le cas des cellules somatiques.
Cette différence est surtout importante dans l’optique de la capacité de procréation, comme le prouvent les expériences d’irradiation réalisées sur les animaux.
Lorsque les organes sexuels n’étaient pas touchés par l’irradiation, l’effet des rayonnements se limitait à l’animal en question, sa descendance n’étant pas concernée. A l’inverse, si seuls les organes sexuels étaient irradiés, les animaux soumis à l’expérimentation ont survécu, dans le meilleur des cas, même sans aucune radiolésion. Par contre, leur capacité de procréation était réduite. Ils avaient moins de descendants et ceux-ci étaient touchés par des problèmes de santé.
La radiobiologie au service de la radioprotection
L’objectif de la radioprotection est de protéger au mieux l’être humain et l’environnement des effets négatifs des radiations ionisantes et d’en prévenir les dommages. Cela n’est possible que si les processus biologiques qui se déroulent dans des cellules irradiées et non irradiées sont connus.
Dans ce sens, la radiobiologie est utile à la radioprotection : elle procure les bases scientifiques permettant à la radioprotection d’assumer au mieux ses tâches dans la pratique.
Ceci est le premier de cinq articles traitant de la radiobiologie. La deuxième partie explique les effets de doses élevées sur l’organisme.