Lésions par irradiation

Les sources de rayonnement de fond comprennent :

• Rayonnement solaire et cosmique de l’espace

• Éléments radioactifs naturels présents dans la terre

Le rayonnement cosmique et solaire est bloqué en grande partie par l’atmosphère terrestre, mais il est concentré aux pôles Nord et Sud par le champ magnétique terrestre. L’exposition au rayonnement cosmique est donc plus élevée pour les personnes vivant près des pôles, augmente avec l’altitude et pendant les vols en avion.

Les éléments radioactifs, en particulier l’uranium et les produits radioactifs issus de sa décroissance naturelle (comme le radon), sont présents dans de nombreuses roches et minéraux. Ces éléments peuvent contaminer différentes substances, dont l’eau, les aliments et les matériaux de construction. L’exposition au radon est responsable en général des deux tiers de l’exposition des personnes aux rayonnements de sources naturelles.

Même en les ajoutant, les doses de rayonnement de fond de source naturelle sont beaucoup trop faibles pour causer des lésions par irradiation. À ce jour, il n’existe aucun effet démontré sur la santé qui serait dû aux différences du niveau de rayonnement de fond, car les risques d’effets sur la santé induits par les rayonnements à ces faibles niveaux d’exposition sont inexistants ou trop faibles pour être observés.

La plus grande partie de l’exposition à des sources de rayonnements artificiels concerne les examens médicaux d’imagerie qui utilisent les rayons X (en particulier la tomodensitométrie [TDM]) ou qui impliquent l’administration d’une substance radioactive (en particulier les examens de médecine cardiaque nucléaire). Les personnes traitées par radiothérapie pour un cancer peuvent parfois recevoir des doses très élevées de rayonnements. Cependant, des efforts sont entrepris pour que les rayonnements ne ciblent que les tissus malades et pour minimiser l’irradiation des tissus sains.

L’exposition provient également d’autres sources telles que les accidents d’irradiation et les retombées d’essais d’armes nucléaires antérieurs. Cependant, ces expositions ne représentent qu’une très faible partie de l’exposition annuelle des personnes. Normalement, les accidents d’irradiation mettent en jeu les personnes travaillant avec des matières radioactives et des sources de rayons X, comme les personnes irradiant les aliments, les sources radiographiques industrielles et les opérateurs d’appareils de radiologie industrielle. Ces personnes peuvent recevoir des doses importantes de rayonnements. Ces accidents sont rares et résultent généralement d’un manquement aux procédures de sécurité. L’exposition aux rayonnements est également survenue par suite de perte ou de vol de sources médicales ou industrielles contenant de grandes quantités de matières radioactives. Des lésions par irradiation ont également affecté des personnes recevant une radiothérapie et certaines procédures médicales guidées par un faisceau de rayons X pulsé montrant une image radiographique en mouvement sur un écran (fluoroscopie). Certaines de ces lésions sont dues à des accidents ou à une utilisation incorrecte, mais parfois, dans des cas plus complexes, une utilisation appropriée de ces procédures peut causer des complications et des réactions tissulaires inévitables provoquées par les rayonnements.

Des quantités importantes de matières radioactives ont rarement été libérées par les centrales nucléaires, même lors de l’accident de la centrale de Three Mile Island, Pennsylvanie, en 1979, celui de Tchernobyl, Ukraine, en 1986, ou celui de la centrale de Fukushima Daiichi au Japon en 2011. L’accident du réacteur de Three Mile Island n’a pas entraîné d’exposition importante aux rayonnements. En fait, dans un rayon de 1,6 km autour de l’installation, la dose supplémentaire de rayonnements délivrée aux personnes n’a été que de 0,08 mSv.

En revanche, la dose moyenne reçue par les 115 000 personnes évacuées de la zone se trouvant à proximité de la centrale de Tchernobyl était d’environ 30 mSv. Pour comparaison, la dose habituelle issue d’une seule TDM est comprise entre 4 et 8 mSv. Les personnes travaillant dans la centrale de Tchernobyl ont reçu une dose significativement plus importante. Plus de 30 employés et personnel de secours sont décédés dans les quelques mois ayant suivi l’accident, et un nombre bien plus important a développé un syndrome d’irradiation aiguë. Un faible niveau de contamination dégagé au cours de l’accident de Tchernobyl a atteint d’autres régions d’Europe, d’Asie et même, dans une moindre mesure, des régions d’Amérique du Nord. La dose de rayonnements cumulée moyenne reçue par la population générale dans les régions peu contaminées (diverses régions de Biélorussie, de Russie et d’Ukraine) au cours d’une période de 20 ans après l’accident est estimée à environ 9 mSv. Il faut noter que la dose moyenne annuelle supplémentaire (0,5 à 1,5 mSv par an) reçue par les résidents des territoires contaminés par les retombées de Tchernobyl est généralement plus faible que le rayonnement de fond habituel aux États-Unis (3 mSv par an).

Certains employés de la centrale de Fukushima Daiichi ont été exposés à des doses de rayonnements importantes. Cependant, aucun décès ni aucune réaction tissulaire irréversible n’ont été causés par les rayonnements. Les personnes vivant dans un périmètre de 20 kilomètres de la centrale de Fukushima Daiichi ont été évacuées en raison des problèmes causés par l’exposition aux rayonnements. Néanmoins, les estimations indiquent que pratiquement aucun résident n’a reçu plus de 5 mSv environ. L’Organisation mondiale de la Santé prévoit que les décès par cancer liés à cet accident seront très rares.

Les armes nucléaires ont libéré dans l’atmosphère une grande quantité d’énergie et de rayonnements. Elles n’ont plus été utilisées contre les populations depuis 1945. Plusieurs pays possèdent cependant des armes nucléaires et certains groupes terroristes ont déjà tenté de se les procurer ou d’en fabriquer, augmentant ainsi la probabilité du risque d’utilisation de telles armes. La grande majorité des effets néfastes de la détonation d’une arme nucléaire résulte de l’explosion et des brûlures thermiques. Un plus petit nombre de victimes (malgré tout relativement élevé) est atteint par une maladie induite par les rayonnements.

La possibilité d’une exposition intentionnelle à des rayonnements à la suite d’activités terroristes (voir Armes radiologiques) peut être la conséquence de l’emploi d’un dispositif pour contaminer une région en dispersant des matières radioactives (un dispositif de dispersion radiologique utilisant des explosifs conventionnels est appelé « bombe sale »). On peut envisager comme autres scénarios terroristes la dissimulation d’une source de rayonnements en vue d’exposer des personnes sans méfiance à de fortes doses de rayonnements, l’attaque d’un réacteur nucléaire ou d’une installation de stockage de matières radioactives et la détonation d’une arme nucléaire.

Chez les enfants, certains organes et tissus comme le cerveau, le cristallin et la thyroïde sont plus sensibles aux rayonnements que chez les adultes. Néanmoins, chez les enfants, certains tissus ne sont pas plus sensibles aux rayonnements que chez les adultes, et certains, comme les ovaires, sont même moins sensibles. Les raisons de ces différences sont compliquées et pas complètement comprises, mais les médecins pensent que la plus grande sensibilité de certains tissus chez les enfants est due, au moins en partie, au fait que les cellules des enfants se développent et viennent plus rapidement à maturité et subiront un nombre beaucoup plus important de divisions cellulaires que celles des adultes.

Les fœtus sont sensibles aux dommages dus aux rayonnements, car les cellules fœtales se divisent très rapidement et se différencient également en cellules immatures et en cellules matures. Chez le fœtus, une exposition à plus de 300 mGy pendant 8 à 25 semaines après la conception peut entraîner un appauvrissement des facultés mentales et de médiocres résultats scolaires. Des malformations congénitales peuvent se produire après une exposition à des doses élevées de rayonnements dans l’utérus. Cependant, à des doses inférieures à 100 mGy, en particulier aux doses faibles utilisées lors des examens d’imagerie que les femmes enceintes peuvent subir, on n’observe pas d’augmentation apparente du risque normal de malformation congénitale.

Une importante exposition aux rayonnements lèse le matériel génétique (ADN) des cellules qui survivent aux rayonnements et, de ce fait, augmente le risque de cancer. Cependant, les rayonnements sont une cause de cancer bien plus faible qu’on ne le pense généralement. L’exposition du corps entier à une dose de 500 mGy (plus de 150 fois la dose moyenne annuelle de rayonnement de fond) augmente le risque normal de mourir d’un cancer auquel les personnes sont exposées pendant toute leur vie de 22 à 24,5 % environ, soit une augmentation du risque absolu de seulement 2,5 %.

Chez les fœtus ou les enfants, le risque de cancer radio-induit est plusieurs fois supérieur que chez les adultes. Les enfants ont peut-être une plus grande sensibilité parce que leurs cellules se divisent plus souvent et parce que leur durée de vie au cours de laquelle le cancer peut se développer est plus longue. On estime que le risque de cancer au cours de toute la vie d’un enfant d’un an qui fait l’objet d’une tomodensitométrie (TDM) de l’abdomen peut augmenter de 0,1 % environ. Récemment, des préoccupations à propos des éventuels risques dus à la TDM ont conduit à une controverse sur la fréquence d’utilisation des TDM. Elles pourraient être utilisées trop souvent. En raison de ces préoccupations, les techniques de TDM sont optimisées de manière à réduire la dose de rayonnements. Les médecins essaient également de ne réaliser une TDM que lorsqu’elle est plus précise que les autres examens utilisant moins, voire pas de rayonnements. Lorsque la TDM constitue clairement l’examen le plus précis, le risque découlant d’un diagnostic erroné dû au fait qu’un examen moins précis a été utilisé est beaucoup plus important que le risque engendré par la TDM.

Chez les animaux, l’irradiation des ovaires ou des testicules par de hautes doses a montré que cela conduisait à une descendance anormale (anomalies héréditaires). Cependant, aucune augmentation du pourcentage d’anomalies congénitales n’a été observée chez les enfants ayant survécu aux explosions de la bombe nucléaire au Japon. La raison en est peut-être que l’exposition aux rayonnements n’a pas été suffisamment élevée pour causer une augmentation mesurable. Aucune augmentation du risque d’anomalies congénitales n’est démontrée chez les enfants conçus après que leurs parents ont reçu une radiothérapie anticancéreuse où la dose moyenne appliquée aux ovaires était d’environ 0,5 Gy et d’environ 1,2 Gy aux testicules (exposition habituelle des tissus à côté de la zone de traitement pendant la radiothérapie, mais pas directement à côté).

Le syndrome d’irradiation aiguë se manifeste en général chez les personnes dont le corps entier a été exposé à des doses très élevées de rayonnements en une fois ou sur une courte période. Les médecins classent le syndrome d’irradiation aiguë en trois catégories (syndromes) selon l’organe principal atteint, mais il existe des chevauchements dans ces catégories :

• Syndrome hématopoïétique : affecte les tissus qui produisent les cellules sanguines

• Syndrome gastro-intestinal : affecte le tube digestif

• Syndrome cérébrovasculaire : affecte le cerveau et le système nerveux

Le syndrome d’irradiation aiguë évolue habituellement en passant par trois stades :

• Le stade des symptômes précoces tels que nausée, perte d’appétit, vomissements, fatigue et, lorsque des rayonnements très élevés sont reçus, la diarrhée (signes appelés collectivement prodromes)

• Le stade de la période de latence (sans symptômes)

• Puis le stade des divers symptômes (syndromes) qui se succèdent dépendant de la dose totale reçue par la victime

Le type de syndrome qui se développe, sa gravité et sa vitesse d’évolution dépendent de la dose de rayonnements reçue. Au fur et à mesure que la dose augmente, les symptômes se développent plus tôt, plus rapidement (par exemple, les prodromes évoluent en syndromes atteignant divers organes) et deviennent plus graves.

La gravité et l’évolution des symptômes précoces sont des facteurs assez constants d’une personne à l’autre pour une certaine quantité d’exposition aux rayonnements. Les médecins peuvent donc souvent estimer l’exposition aux rayonnements des personnes en fonction du moment de la manifestation, de la nature et de la gravité des symptômes précoces. Néanmoins, la présence de lésions, de brûlures ou d’une anxiété intense peut compliquer cette estimation.

Le syndrome hématopoïétique est la conséquence des effets des rayonnements sur la moelle osseuse, la rate et les ganglions lymphatiques, qui sont les sites principaux de production des cellules sanguines (hématopoïèse). La perte d’appétit (anorexie), la léthargie, la nausée et les vomissements peuvent apparaître entre 1 et 6 heures suivant l’exposition à des rayonnements de 1 à 6 Gy. Ces symptômes se résolvent en 24 à 48 heures après l’exposition, et les personnes se sentent bien pendant une semaine ou plus. Pendant cette période cliniquement asymptomatique, les cellules de l’hématopoïèse présentes dans la moelle osseuse, la rate et les ganglions lymphatiques commencent à disparaître et ne sont pas remplacées, ce qui provoque une grave déplétion en globules blancs, en plaquettes puis en globules rouges. Un déficit en globules blancs (lymphopénie et neutropénie) favorise la survenue de graves infections. Un déficit en plaquettes (thrombocytopénie) favorise les hémorragies. Un déficit en globules rouges (anémie) entraîne fatigue, faiblesse, pâleur et essoufflement lors de l’effort physique. Après 4 à 5 semaines, si les personnes survivent, les cellules sanguines sont de nouveau produites, mais les personnes restent affaiblies et fatiguées pendant des mois, et sont exposées à un risque accru de cancer.

Le syndrome gastro-intestinal est dû aux effets des rayonnements sur les muqueuses du tube digestif. De sévères nausées, vomissements et une diarrhée surviennent moins d’une heure après une exposition aux rayonnements égale ou supérieure à 6 Gy. Ces symptômes peuvent entraîner une grave déshydratation, mais ils se résolvent dans les 2 jours qui suivent. Au cours des 4 ou 5 jours suivants (stade de latence), l’état général des personnes s’améliore, mais les cellules de la muqueuse du tube digestif, constituant normalement une barrière protectrice, se nécrosent et sont éliminées. À ce stade, une diarrhée sévère apparaît, souvent sanglante, provoquant à nouveau la déshydratation. Les bactéries présentes dans le tube digestif peuvent alors envahir l’organisme, provoquant de graves infections. De plus, les personnes ayant reçu une telle quantité de rayonnements présentent également le syndrome hématopoïétique qui favorise les saignements et l’infection, ce qui augmente le risque de mortalité. Après une exposition à des rayonnements de 6 Gy ou plus, le décès est fréquent. Cependant, grâce aux progrès réalisés dans les soins médicaux d’accompagnement, environ 50 % des personnes peuvent survivre.

Le syndrome neurovasculaire survient lorsque la dose totale de rayonnements dépasse 20 à 30 Gy. Les personnes présentent rapidement de la confusion, des nausées, des vomissements, de la diarrhée sanglante, des tremblements et un état de choc. Le stade de latence est bref ou inexistant. En quelques heures, la tension artérielle chute, associée à des convulsions et au coma. Le syndrome neurovasculaire est toujours mortel en quelques heures ou quelques jours (1 à 2).

La radiothérapie pour le cancer est l’une des causes les plus fréquentes de lésions par irradiation locales. Les symptômes dépendent de la quantité de rayonnements, de la vitesse à laquelle ils sont reçus et de la région du corps traitée.

Des nausées, des vomissements ou une perte d’appétit peuvent survenir pendant ou peu de temps après l’irradiation du cerveau ou de l’abdomen. Une irradiation importante focalisée sur une région précise altère souvent la peau recouvrant cette superficie. Les lésions cutanées radio induites comprennent le plus souvent : chute des cheveux, érythème, desquamation, ulcérations et, parfois, amincissement de la peau et dilatation des vaisseaux sous-cutanés (veines stellaires). La radiothérapie de la région buccale et de la mâchoire peut provoquer une sécheresse permanente de la bouche, responsable de la multiplication des caries dentaires et des lésions de l’os mandibulaire. La radiothérapie des poumons peut causer leur inflammation (pneumonie radique). À doses très élevées, elle peut induire une transformation grave des tissus pulmonaires (tissu cicatriciel et fibrose) qui peut être incapacitante, provoquant de l’essoufflement et plus tard le décès. Une irradiation large du sternum et du thorax peut provoquer une réaction inflammatoire du cœur et de son tissu de protection (le péricarde). La répétition de doses élevées de rayonnements visant la moelle épinière peut induire de graves lésions responsables de paralysie, d’incontinence et de perte de sensibilité. Des rayonnements étendus sur l’abdomen (pour le cancer des ganglions lymphatiques, testiculaire, ou ovarien) peuvent conduire à des ulcères chroniques, à la formation de tissu cicatriciel et au rétrécissement ou à la perforation des intestins, causant des symptômes tels que douleurs abdominales, vomissements, vomissements de sang et selles noires goudronneuses.

Des lésions plus graves se manifestent parfois bien après la fin de la radiothérapie. La fonction rénale peut être altérée 6 mois à 1 an après la fin du traitement à des doses extrêmement élevées de rayonnements, provoquant anémie et hypertension artérielle. La répétition de doses élevées de rayonnements sur les muscles peut induire une symptomatologie douloureuse associant la perte de masse musculaire (atrophie) à des dépôts de calcium dans les muscles irradiés. La radiothérapie induit parfois une nouvelle tumeur cancéreuse (maligne). Les cancers radio-induits se manifestent en général au moins 10 ans après la fin de l’exposition.