Radiobiologie (2/5) : Maladies consécutives à de fortes doses

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En cas de fortes doses la gravité des dommages dus aux rayonnements augmente au-delà d’un certain seuil de dose. Alors que les chances de survie restent intactes jusqu’à un certain seuil d’exposition aux radiations, des doses très élevées comme celles qui ont été mesurées dans la zone de Tchernobyl après l’accident nucléaire entraînent la mort en très peu de temps.

Suivant l’intensité de la dose, on verra apparaître les symptômes typiques des tissus. Une valeur de dose maximale endommage les cellules progénitrices des cellules des villosités intestinales qui tapissent l’intérieur de l’intestin (voir photo). Les conséquences vont de diarrhées et fièvre jusqu’à des crampes et un état de choc.

Concernant le lien entre les rayonnements ionisants et la probabilité de mutation cellulaire (et donc de maladie), on distingue les effets stochastiques et les effets déterministes des rayonnements en fonction de leur dose.

Même à faibles doses, on suppose qu’il existe un lien entre le niveau de la dose de rayonnement et la probabilité de tomber malade, mais il est moins évident. Des prédictions ne sont donc possibles que pour des groupes entiers et parfois avec de grandes incertitudes, mais pas pour un individu isolé. Pour les faibles doses, on parle donc d’effets stochastiques ou aléatoires.

Par contre, si les doses sont plus fortes, les liens sont plus évidents. Des doses encore plus élevées peuvent entraîner la mort de cellules et des pertes de fonctionnalité des organes concernés. Le principe est le suivant : plus la dose est élevée, plus les symptômes de la maladie sont graves. On parle alors d’effets déterministes.

Infections, diarrhées, et même décès

Une des conséquences possibles de l’exposition à une forte dose d’irradiation est le syndrome aigu d’irradiation. Les systèmes biologiques réagissent en fonction de leur sensibilité. Des cellules progénitrices importantes sont inactivées par les radiations et, en conséquence, il n’y aura ensuite plus de cellules fonctionnelles à disposition. Entre le moment de l’irradiation et les premiers symptômes typiques des tissus apparaissent les effets de ce que l’on appelle la phase prodromique. Il s’agit de nausées, de vertiges ou de fièvre et leur intensité est proportionnelle au niveau de dose. En cas de forte dose, les délais entre l’irradiation, les symptômes prodromiques et les effets proprement dits sont en outre plus courts.

Suivant l’intensité de la dose, on verra apparaître les symptômes typiques des tissus :

  • Hématopoïétiques : les effets se manifestent d’abord au niveau du système de production des cellules sanguines. Les cellules en circulation ne sont plus remplacées car l’absence de cellules progénitrices n’en permet plus le renouvellement. Il en résulte une anémie, des infections ou des hémorragies. En cas d’intervention médicale rapide, il existe toutefois une forte chance de survie.
  • Gastro-intestinaux : si l’intensité de dose continue d’augmenter, c’est le système digestif qui réagit à l’irradiation. Ici encore, ce sont les cellules progénitrices, plus sensibles, des cellules des villosités intestinales qui tapissent l’intérieur de l’intestin qui sont touchées en raison de leur plus grande sensibilité. Les conséquences vont de diarrhées, fièvre et crampes généralisées jusqu’à un état de choc. Même en cas de mesures médicales rapides, le pronostic est mauvais.
  • Cérébraux : en cas de doses très élevées, le système nerveux central est également endommagé. Dans ce cas, seule la médecine palliative peut encore intervenir pour atténuer les symptômes et les douleurs. Une guérison n’est plus possible.
Lors d’un accident survenu en 1999 dans une usine de conversion d’uranium à Tokaimura au Japon, des employés ont été exposés à des doses de rayonnements qui ont entraîné un syndrome aigu d’irradiation.

Des expositions aux rayonnements entraînant un syndrome aigu d’irradiation ont par exemple eu lieu en 1999 lors de l’accident de criticité de Tokaimura (Japon). A Tokaimura, suite à une réaction en chaîne incontrôlable due à une erreur humaine, trois employés ont accumulé des doses d’environ trois, huit et vingt grays. Le patient ayant été exposé à 20 grays a développé une maladie radiologique aigüe entraînant son décès après 82 jours de soins palliatifs. Sept mois après l’accident, le patient atteint par une dose de 8 grays est également décédé. L’accident a été classé au niveau 4 de l’ échelle INES.

Différence entre dose d’énergie absorbée (gray) et dose effective (sievert)

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).

Ceci est le deuxième de cinq articles traitant de la radiobiologie. La troisième partie se penche sur les doses faibles et leur potentiel d’atteinte à la santé.